DE102018122675A1 - Thermal system of a motor vehicle and method of operating the thermal system - Google Patents

Thermal system of a motor vehicle and method of operating the thermal system Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermisches System (1, 1a, 1b, 1c) zum Konditionieren der Zuluft für einen Fahrgastraum und zum Kühlen von Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Thermomanagementsystem. Das System (1, 1a, 1b, 1c) weist einen Kältemittelkreislauf (2, 2a, 2b, 2c) mit einem Verdichter (3), einem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4) zum Übertragen von Wärme mit Umgebungsluft, welcher als Kondensator/Gaskühler und Verdampfer betreibbar ausgebildet ist, einem als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (5) mit einem vorgelagerten ersten Expansionsorgan (6) sowie einem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (12) mit einem vorgelagerten zweiten Expansionsorgan (13) auf. Der Kältemittelkreislauf (2, 2a, 2b, 2c) ist zudem mit einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (14) zum Erwärmen der Zuluft für den Fahrgastraum sowie einem dritten Expansionsorgan (15), welche zwischen dem Verdichter (3) und dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4) angeordnet sind, ausgebildet. Das dritte Expansionsorgan (15) ist dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (14) in Strömungsrichtung des Kältemittels nachgeordnet.
Die Erfindung betrifft zudem Verfahren zum Betreiben des thermisches System (1, 1a, 1b, 1c).

Figure DE102018122675A1_0000
The invention relates to a thermal system (1, 1a, 1b, 1c) for conditioning the supply air for a passenger compartment and for cooling components of a drive train of a motor vehicle, in particular a thermal management system. The system (1, 1a, 1b, 1c) has a refrigerant circuit (2, 2a, 2b, 2c) with a compressor (3), a first refrigerant-air heat exchanger (4) for transferring heat with ambient air, which as a condenser / Gas cooler and evaporator is operable, a first evaporator operated second refrigerant-air heat exchanger (5) with an upstream first expansion element (6) and a second evaporator operated as a heat exchanger (12) with an upstream second expansion element (13). The refrigerant circuit (2, 2a, 2b, 2c) is also equipped with a condenser / gas cooler operated third refrigerant-air heat exchanger (14) for heating the supply air for the passenger compartment and a third expansion element (15) which between the compressor (3 ) and the first refrigerant-air heat exchanger (4) are formed. The third expansion element (15) is arranged downstream of the third refrigerant-air heat exchanger (14) in the flow direction of the refrigerant.
The invention also relates to methods for operating the thermal system (1, 1a, 1b, 1c).
Figure DE102018122675A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein thermisches System zum Konditionieren der Zuluft für einen Fahrgastraum und zum Kühlen von Komponenten eines Antriebsstrangs, insbesondere ein Thermomanagementsystem, eines Kraftfahrzeugs mit einem Kältem ittelkreislauf.
Die Erfindung betrifft zudem Verfahren zum Betreiben sowie eine Verwendung des thermischen Systems.
The invention relates to a thermal system for conditioning the supply air for a passenger compartment and for cooling components of a drive train, in particular a thermal management system, a motor vehicle with a refrigeration ittelkreislauf.
The invention also relates to methods of operation and to a use of the thermal system.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugen wird zur Erwärmung der Zuluft für den Fahrgastraum die Abwärme des Motors genutzt. Die Abwärme wird mittels des in einem Motorkühlmittelkreislauf umgewälzten Kühlmittels zur Klimaanlage transportiert und dort über den Heizungswärmeübertrager an die in den Fahrgastraum einströmende Luft übertragen. Bekannte Anlagen mit Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager, welche die Heizleistung aus dem Kühlmittelkreislauf eines effizienten Verbrennungsmotors des Fahrzeugantriebs beziehen, erzeugen nicht genug Abwärme, um insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Luft des Fahrgastraums den Anforderungen des thermischen Komforts entsprechend zu beheizen beziehungsweise das für eine komfortable Aufheizung des Fahrgastraums erforderliche Niveau zu erreichen und den Gesamtwärmebedarf des Fahrgastraums zu decken. Ähnliches gilt für Anlagen in Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb, das heißt Kraftfahrzeugen mit sowohl elektromotorischem als auch verbrennungsmotorischem Antrieb, kurz als HEV bezeichnet.In known from the prior art motor vehicles, the waste heat of the engine is used to heat the supply air for the passenger compartment. The waste heat is transported by means of circulated in an engine coolant circuit coolant to the air conditioner and transmitted there via the heating heat exchanger to the air flowing into the passenger compartment. Known systems with coolant-air heat exchanger, which relate the heating power from the coolant circuit of an efficient internal combustion engine of the vehicle drive, do not generate enough waste heat to heat in particular at low ambient temperatures, the air of the passenger compartment according to the requirements of thermal comfort or that for a comfortable heating reach the required level of the passenger compartment and cover the overall heat demand of the passenger compartment. The same applies to systems in motor vehicles with hybrid drive, that is motor vehicles with both electric motor and internal combustion engine drive, abbreviated as HEV.

Zudem besteht der Trend zur vollständigen Elektrifizierung des Antriebs, wie zum Beispiel bei rein elektromotorisch mit Batterien oder Brennstoffzellen angetriebenen Fahrzeugen, das heißt Elektrofahrzeugen, kurz als EV bezeichnet. Dabei entfällt die Abwärme des Verbrennungsmotors als mögliche Wärmequelle für die Erwärmung der Luft.
Die in der Batterie des Fahrzeugs speicherbare Energiemenge ist außerdem geringer als die in Form von flüssigem Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks speicherbare Energiemenge. Damit hat die für die Klimatisierung des Fahrgastraums eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs benötigte Leistung zudem einen wesentlichen Einfluss auf die Reichweite des Fahrzeugs. Das Klimatisierungssystem eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs übt einen sehr großen Einfluss auf die Effizienz des Betriebs des Kraftfahrzeugs und dessen Energieverbrauch aus.
In addition, there is a trend toward complete electrification of the drive, such as in vehicles driven purely by electric motor with batteries or fuel cells, that is, electric vehicles, referred to as EV for short. This eliminates the waste heat of the internal combustion engine as a possible heat source for the heating of the air.
The amount of energy that can be stored in the battery of the vehicle is also lower than the amount of energy that can be stored in the form of liquid fuel within the fuel tank. Thus, the power required for the air conditioning of the passenger compartment of an electrically driven vehicle also has a significant influence on the range of the vehicle. The air conditioning system of an electrically driven motor vehicle exerts a very great influence on the efficiency of the operation of the motor vehicle and its energy consumption.

Wenn der Gesamtwärmebedarf des Fahrgastraums mittels der Wärme aus dem Motorkühlmittelkreislauf nicht gedeckt werden kann, sind Zuheizmaßnahmen, wie elektrische Widerstandsheizungen, kurz als PTC-Widerstand für englisch „Positive Temperature Coefficient - Thermistor“ bezeichnet, oder Kraftstoffheizer, erforderlich. Herkömmliche Systeme mit einem ausschließlich zum Abkühlen der Luft ausgebildeten Kältemittelkreislauf in Kombination mit einer elektrischen Widerstandsheizung weisen einen hohen Energieverbrauch bei gleichzeitig geringen Ausblastemperaturen der Zuluft für den Fahrgastraum, insbesondere in Regionen mit geringen Temperaturen der Umgebungsluft, auf.If the total heat demand of the passenger compartment can not be covered by the heat from the engine coolant circuit, additional heating measures, such as electrical resistance heaters, briefly referred to as PTC resistor for "Positive Temperature Coefficient - Thermistor" or fuel heater, are required. Conventional systems with an exclusively designed for cooling the air refrigerant circuit in combination with an electrical resistance heater have a high energy consumption with low outlet temperatures of the supply air for the passenger compartment, especially in regions with low ambient air temperatures on.

Eine effizientere Möglichkeit zur Beheizung der Luft für den Fahrgastraum stellt ein Klimatisierungssystem mit einem Kältemittelkreislauf mit Wärmepumpenfunktion, auch als eine Wärmepumpe bezeichnet, mit Luft als Wärmequelle dar, bei welchem der Kältemittelkreislauf sowohl als einzige Beheizung als auch als Zuheizmaßnahme dient. Der Kältemittelkreislauf beansprucht dabei deutlich mehr Bauraum, als ein zum reinen Abkühlen der Luft ausgebildeter Kältemittelkreislauf in Kombination mit einer elektrischen Widerstandsheizung.
Ein Klimatisierungssystem mit nachgeschalteter elektrischer Widerstandsheizung ist zwar kostengünstig herzustellen und ist in beliebigen Kraftfahrzeugen zu verwenden, weist jedoch einen sehr großen Bedarf an elektrischer Energie auf, da die Zuluft für den Fahrgastraum beim Überströmen eines Verdampfers des Kältemittelkreislaufs zunächst abgekühlt und/oder entfeuchtet sowie anschließend mittels der elektrischen Widerstandsheizung, welche die Wärme direkt an die Zuluft oder einen Kühlmittelkreislauf überträgt, erwärmt wird.
Der Betrieb eines als Wärmepumpe zu betreibenden herkömmlichen Kältemittelkreislaufs ist zwar effizient, benötigt jedoch sehr viel Bauraum, auch an Positionen innerhalb des Kraftfahrzeugs, welche keine Bauraumvorhaltung für die Klimatisierung aufweisen. Im Wärmepumpenmodus betreibbare Kältemittelkreisläufe sind zum einen auch aufgrund der Vielzahl der Komponenten, wie Wärmeübertrager und dafür nötige Ventile beziehungsweise Expansionsorgane, sehr komplex. Zum anderen weisen die Kältemittelkreisläufe sogenannte Außenwärmeübertrager zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft und zum Verdampfen des Kältemittels auf, bei welchen im Vergleich zum Betrieb im Kälteanlagenmodus eine Umkehr der Strömungsrichtung des Kältemittels für den Betrieb im Wärmepumpenmodus notwendig ist. Die Strömungsrichtung des Kältemittels kann jedoch ausschließlich bei deaktiviertem Verdichter des Kältemittels umgekehrt werden, was zu einem ungewollten Verringern oder Vergrößern der Ausblastemperatur der Zuluft für den Fahrgastraum führen kann.
A more efficient way to heat the air for the passenger compartment is an air conditioning system with a refrigerant circuit with heat pump function, also referred to as a heat pump, with air as the heat source, in which the refrigerant circuit serves both as a single heating and Zuheizmaßnahme. The refrigerant circuit takes up much more space than a refrigerant circuit designed for cooling the air in combination with electrical resistance heating.
Although an air conditioning system with downstream electrical resistance heating is inexpensive to manufacture and is used in any motor vehicles, but has a very large demand for electrical energy, since the supply air for the passenger compartment when overflowing an evaporator of the refrigerant circuit initially cooled and / or dehumidified and then by means the electrical resistance heating, which transfers the heat directly to the supply air or a coolant circuit, is heated.
Although the operation of a conventional refrigerant circuit to be operated as a heat pump is efficient, it requires a great deal of installation space, even at positions inside the motor vehicle which have no installation space provision for the air conditioning. In the heat pump mode operable refrigerant circuits are on the one hand due to the large number of components, such as heat exchangers and necessary valves or expansion organs, very complex. On the other hand, the refrigerant circuits on so-called outdoor heat exchanger for receiving heat from the ambient air and for evaporation of the refrigerant, in which compared to the operation in the refrigeration system, a reversal of the flow direction of the refrigerant for operation in heat pump mode is necessary. However, the flow direction of the refrigerant can be reversed only when the compressor of the refrigerant is deactivated, which can lead to an unwanted decrease or increase the discharge temperature of the supply air for the passenger compartment.

Allen Klimatisierungssystemen von Kraftfahrzeugen mit einem als Wärmepumpe zu betreibenden Kältemittelkreislauf ist zu eigen, dass bei einem Betrieb im Kälteanlagenmodus die zur Verdampfung des Kältemittels erforderliche Wärme aus der Zuluft für den Fahrgastraum oder einem Kühlmittelkreislauf, beispielsweise zum Temperieren elektrischer Komponenten des Antriebsstrangs, wie der Traktionsbatterie, aufgenommen wird. In einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager wird die bei der Verdampfung aufgenommene Wärme auf einem höheren Temperaturniveau an die Umgebung abgegeben. Bei einem Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Wärmepumpenmodus wird die zur Verdampfung des Kältemittels erforderliche Wärme aus einer Abwärmequelle, wie der Umgebungsluft oder dem Kühlmittelkreislauf, beispielsweise zum Temperieren elektrischer Komponenten des Antriebsstrangs, aufgenommen. In einem als sogenannten Innenraum- oder Fahrgastraum-Kondensator/Gaskühler angeordneten Wärmeübertrager wird die Wärme auf einem hohen Temperaturniveau an die Zuluft des Fahrgastraums abgegeben.All air conditioning systems of motor vehicles with a heat pump to be operated refrigerant circuit is peculiar that when operating in the refrigeration system, the heat required for evaporation of the refrigerant from the supply air for the passenger compartment or a Coolant circuit, for example, for controlling the temperature of electrical components of the drive train, such as the traction battery is recorded. In a heat exchanger operated as a condenser / gas cooler, the heat absorbed during the evaporation is released to the environment at a higher temperature level. In an operation of the refrigerant circuit in the heat pump mode, the heat required for the evaporation of the refrigerant heat from a waste heat source, such as the ambient air or the coolant circuit, for example, for controlling the temperature of electrical components of the drive train, recorded. In a so-called interior or passenger compartment condenser / gas cooler arranged heat exchanger, the heat is released at a high temperature level to the supply air of the passenger compartment.

Zum Stand der Technik gehörende Luft-Luft-Wärmepumpen, welche für den kombinierten Kälteanlagenmodus und Wärmepumpenmodus, das heißt für einen Heizmodus, sowie für einen Nachheizmodus, auch als Reheat-Betrieb bezeichnet, ausgebildet sind und die Wärme aus der Umgebungsluft aufnehmen, wird das Kältemittel durch die Aufnahme der Wärme aus der Umgebungsluft verdampft, welche in einem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager entweder direkt oder in einem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager und damit indirekt an das Kältemittel übertragen wird. Die Umgebungsluft dient folglich als Wärmequelle für die Verdampfung des Kältemittels. Die Leistung und Effizienz des Systems ist insbesondere davon abhängig, wie viel Wärme auf welchem Temperaturniveau zur Verdampfung des Kältemittels zur Verfügung steht.
Die herkömmlichen Luft-Luft-Wärmepumpen weisen neben dem Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft, einen Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr von der zu konditionierenden Luft des Fahrgastraums an das Kältemittel sowie einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung vom Kältemittel an die zu konditionierende Luft für den Fahrgastraum auf. Die Leistungen werden jeweils zwischen dem Kältemittel und Luft übertragen.
Im sogenannten „Reheat“- beziehungsweise Nachheizmodus wird die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft abgekühlt, dabei entfeuchtet und anschließend geringfügig wieder aufgeheizt. In diesem Betriebsmodus ist die erforderliche Nachheizleistung geringer als die erforderliche Kälteleistung zum Kühlen und Entfeuchten der Luft.
Related to the prior art air-to-air heat pumps, which are for the combined refrigeration system mode and heat pump mode, that is, for a heating mode, as well as for a Nachheizmodus, also referred to as reheat mode, formed and absorb the heat from the ambient air, the refrigerant vaporized by the absorption of heat from the ambient air, which is transmitted in a refrigerant-air heat exchanger either directly or in a refrigerant-refrigerant heat exchanger and thus indirectly to the refrigerant. The ambient air thus serves as a heat source for the evaporation of the refrigerant. The performance and efficiency of the system depends in particular on how much heat is available at which temperature level for evaporating the refrigerant.
The conventional air-to-air heat pumps have, in addition to the heat exchanger for heat transfer between the refrigerant and the ambient air, a heat exchanger for supplying heat from the conditioned air of the passenger compartment to the refrigerant and a heat exchanger for heat transfer from the refrigerant to the conditioned air for the passenger compartment , The services are transferred between the refrigerant and the air.
In the so-called "reheat" or post-heating mode, the air to be supplied to the passenger compartment is cooled, dehumidified and then slightly heated again. In this operating mode, the required reheating power is lower than the required cooling capacity for cooling and dehumidifying the air.

Der Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft der Luft-Luft-Wärmepumpe, auch als Umgebungswärmeübertrager bezeichnet, ist dabei außerhalb des Gehäuses des Klimatisierungssystems, speziell außerhalb des Klimagerätes, an der Frontseite des Kraftfahrzeugs angeordnet und wird insbesondere durch den Fahrtwind mit Luft beaufschlagt. Beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Kälteanlagenmodus wird der Umgebungswärmeübertrager als Kondensator/Gaskühler zur Wärmeabgabe vom Kältemittel an die Umgebungsluft und beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Wärmepumpenmodus als Verdampfer zur Wärmeaufnahme vom Kältemittel aus der Umgebungsluft betrieben.
Beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Wärmepumpenmodus und Umgebungsluft als Wärmequelle besteht bei Temperaturen der Luft im Bereich von 0°C und unterhalb von 0°C die Gefahr des Vereisens der Wärmeübertragungsfläche des als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers, was die Leistung des Wärmeübertragers begrenzt. Als Folge der Aufnahme der Wärme aus der Luft steigt die relative Luftfeuchtigkeit der abgekühlten Luft an. Beim Unterschreiten der Taupunkttemperatur wird der in der Luft vorhandene Wasserdampf auskondensiert und als Wasser an der Wärmeübertragungsfläche abgeschieden. Das an der Wärmeübertragungsfläche aus der Luft auskondensierte Wasser wird bei Oberflächentemperaturen im Bereich von 0°C und unterhalb von 0°C zu Eis erstarren. Die zunehmende Eisschicht verringert die luftseitige Wärmeübertragungsfläche sowie den luftseitigen Wärmeübergang und damit die übertragbare Leistung zwischen der Luft und dem verdampfenden Kältemittel, was zu einer Verringerung der Effizienz des gesamten Klimatisierungssystems führt. Üblicherweise ist die maximale Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der in den Umgebungswärmeübertrager eintretenden Luft und der Temperatur des Kältemittels begrenzt, was wiederum die maximal aus der Umgebungsluft aufnehmbare Wärme einschränkt.
Infolge der notwendigen Vermeidung einer Vereisung der Wärmeübertragungsfläche des Umgebungswärmeübertragers ist es bei Temperaturen der Luft im Bereich von 0°C und unterhalb von 0°C auch bei als Luft-Luft-Wärmepumpen ausgebildeten Klimatisierungssystemen nicht möglich, den Fahrgastraum ausreichend zu beheizen, wenn ausschließlich die Umgebungsluft als Wärmequelle genutzt wird, sodass Zuheizmaßnahmen erforderlich sind. In Betracht kommende elektrische Widerstandsheizungen sind nicht energieeffizient und werden zudem nur selten in Betrieb genommen.
The heat exchanger for heat transfer between the refrigerant and the ambient air of the air-to-air heat pump, also referred to as ambient heat exchanger, is outside the housing of the air conditioning system, especially outside the air conditioner, arranged on the front side of the motor vehicle and is particularly acted upon by the airstream with air , When operating the refrigerant circuit in the refrigeration system mode, the ambient heat exchanger is operated as a condenser / gas cooler for heat transfer from the refrigerant to the ambient air and the operation of the refrigerant circuit in the heat pump mode as an evaporator for heat absorption from the refrigerant from the ambient air.
When operating the refrigerant circuit in the heat pump mode and ambient air as a heat source at temperatures of air in the range of 0 ° C and below 0 ° C, the risk of icing of the heat transfer surface of the operated as an evaporator heat exchanger, which limits the performance of the heat exchanger. As a result of the absorption of heat from the air, the relative humidity of the cooled air increases. When falling below the dew point of the water vapor present in the air is condensed out and deposited as water on the heat transfer surface. The water condensed out of the air at the heat transfer surface solidifies to ice at surface temperatures in the range of 0 ° C and below 0 ° C. The increasing ice sheet reduces the air side heat transfer surface as well as the air side heat transfer and thus the transferable power between the air and the evaporating refrigerant, which leads to a reduction in the efficiency of the entire air conditioning system. Usually, the maximum temperature difference between the temperature of the entering into the ambient heat exchanger air and the temperature of the refrigerant is limited, which in turn limits the maximum of the ambient heat absorbable heat.
Due to the necessary avoidance of icing of the heat transfer surface of the ambient heat exchanger, it is not possible at temperatures of air in the range of 0 ° C and below 0 ° C even when designed as air-to-air heat pumps air conditioning systems to heat the passenger compartment sufficiently, if only the Ambient air is used as a heat source, so that additional heating measures are required. Eligible electrical resistance heaters are not energy efficient and are rarely commissioned.

Um den Energieverbrauch und die Effizienz des Betriebes des Kraftfahrzeugs zu erhöhen, werden herkömmliche Klimatisierungssysteme mit Wärmepumpenfunktion eingesetzt, welche verschiedene Wärmequellen nutzen können. Dabei weisen insbesondere Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge aufgrund der Ausbildung mit zusätzlichen Komponenten, wie einer Hochvoltbatterie, einem internen Ladegerät, einem Transformer, einem Inverter sowie dem Elektromotor, meist einen höheren Kältebedarf als Kraftfahrzeuge mit einem reinen verbrennungsmotorischen Antrieb beziehungsweise einen zusätzlichen Kühlbedarf auf. Auch um insbesondere die erlaubten Temperaturgrenzen der Hochvoltbatterie, welche üblicherweise im Bereich von 0°C bis 35°C, insbesondere zwischen 20°C und 35°C, liegen, einzuhalten, werden bevorzugt Systeme mit Wärmepumpenfunktion eingesetzt, welche zum Umsetzen aktiver Kühlkonzepte und Heizkonzepte dienen. Die zusätzlichen Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs sind beispielsweise als Wärmequellen nutzbar.
Dabei ist der Kältemittelkreislauf der aus dem Stand der Technik bekannten Klimatisierungssysteme mit Wärmepumpenfunktion niederdruckseitig zumeist mit einem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager, auch als Chiller bezeichnet, ausgebildet, welcher einen Kühlmittelkreislauf zum Temperieren der Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs mit dem Kältemittelkreislauf thermisch verbindet. Das im Kühlmittelkreislauf zirkulierende Kühlmittel kann als Wärmequelle für das Kältemittel genutzt werden. Mit dem sogenannten Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf kann über einen Niedertemperatur-Wärmeübertrager die vom Kühlmittel aufgenommene Abwärme auch direkt an die Umgebung übertragen werden, ohne den Kältemittelkreislauf zu betreiben. Aufgrund der Vielzahl der für so ein solches Klimatisierungssystem vorzusehenden Komponenten erhöhen sich mit der Komplexizität auch die Systemkosten des Kraftfahrzeugs.
In order to increase the energy consumption and the efficiency of the operation of the motor vehicle, conventional air conditioning systems are used with heat pump function, which can use different heat sources. In particular, electric vehicles or hybrid vehicles due to training with additional components such as a high-voltage battery, an internal charger, a transformer, an inverter and the electric motor, usually a higher refrigeration demand than motor vehicles with a pure internal combustion engine drive or an additional Cooling demand on. In order in particular to comply with the permitted temperature limits of the high-voltage battery, which are usually in the range of 0 ° C to 35 ° C, in particular between 20 ° C and 35 ° C, systems with heat pump function are preferably used, which implement active cooling concepts and heating concepts serve. The additional components of the electric drive train can be used, for example, as heat sources.
In this case, the refrigerant circuit of the known from the prior art air conditioning systems with heat pump function low pressure side usually with a refrigerant-refrigerant heat exchanger, also referred to as a chiller, which connects a coolant circuit for controlling the temperature of the components of the electric drive train with the refrigerant circuit thermally. The circulating coolant in the coolant circuit can be used as a heat source for the refrigerant. With the so-called low-temperature coolant circuit, the waste heat absorbed by the coolant can also be transferred directly to the environment via a low-temperature heat exchanger, without operating the refrigerant circuit. Due to the large number of components to be provided for such an air conditioning system, the complexities also increase the system costs of the motor vehicle.

In der DE 10 2017 114 136 A1 wird ein Kraftfahrzeug mit einem thermischen System, aufweisend einen Kältemittelkreislauf und einen Kühlmittelkreislauf, beschrieben. Der Kältemittelkreislauf und der Kühlmittelkreislauf sind über einen Wärmeübertrager thermisch miteinander verbunden. Der Kältemittelkreislauf dient dem Temperieren der Zuluft für einen Fahrgastraum und zur Aufnahme von Wärme aus dem Kühlmittelkreislauf, welcher insbesondere dem Kühlen von Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs, wie einer Batterie, des Kraftfahrzeugs dient.In the DE 10 2017 114 136 A1 For example, a motor vehicle having a thermal system comprising a refrigerant circuit and a coolant circuit will be described. The refrigerant circuit and the coolant circuit are thermally connected to each other via a heat exchanger. The refrigerant circuit is used to temper the supply air for a passenger compartment and to absorb heat from the coolant circuit, which is used in particular for cooling components of the electric drive train, such as a battery of the motor vehicle.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines thermischen Systems oder Klimatisierungssystems mit ausreichender Kälteleistung und ausreichender Wärmeleistung für die Zuluft des Fahrgastraums, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem elektrischen oder einem kombinierten elektrischen und verbrennungsmotorischen Antrieb. Das System soll im Vergleich zu bekannten Systemen ein vielfältiges Potential an möglichen Betriebsmodi mit einer minimalen Anzahl an Komponenten des Kältemittelkreislaufs, wie Wärmeübertrager und Expansionsorgane, aufweisen. Damit soll unter minimalem monetären Aufwand beispielsweise die potentielle Reichweite von insbesondere elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen maximiert werden. Dabei soll das System, insbesondere der Kältemittelkreislauf mit Wärmepumpenfunktionalität, sehr gut regelbar und in allen möglichen Betriebsmodi sowie unter allen möglichen Außenbedingungen und Bedarfsfällen optimal und effizient betreibbar sein. Der Verbrauch an elektrischer Energie während des Betriebs soll minimal sein.
Zudem sollen die Herstellungs-, Wartungs- und Betriebskosten sowie der erforderliche Bauraum des Systems minimal sein.
The object of the invention is to provide a thermal system or air conditioning system with sufficient cooling capacity and sufficient heat output for the supply air of the passenger compartment, in particular for motor vehicles with an electric or a combined electric and internal combustion engine drive. The system should have a diverse potential of possible operating modes with a minimum number of components of the refrigerant circuit, such as heat exchangers and expansion devices, compared to known systems. This is intended, for example, to maximize the potential range of, in particular, electrically powered motor vehicles with minimal monetary outlay. In this case, the system, in particular the refrigerant circuit with heat pump functionality, very well controllable and be optimally and efficiently operable in all possible operating modes and under all possible external conditions and needs. The consumption of electrical energy during operation should be minimal.
In addition, the manufacturing, maintenance and operating costs and the required installation space of the system should be minimal.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand und die Verfahren mit den Merkmalen des selbstständigen Patentanspruchs gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by the subject matter and the method having the features of the independent patent claim. Further developments are specified in the dependent claims.

Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes thermisches System zum Konditionieren der Zuluft für einen Fahrgastraum und zum Kühlen von Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Thermomanagementsystem, gelöst. Dabei können die Komponenten des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs je nach Bedarf und Betriebsmodus des Systems als Wärmequelle dienen.
Das thermische System weist einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem ersten, als Kondensator/Gaskühler und Verdampfer betreibbaren Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, einem als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager mit einem in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagerten ersten Expansionsorgan sowie einem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager mit einem in Strömungsrichtung des Kältemittels vorgelagerten zweiten Expansionsorgan auf.
Der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager kann je nach Bedarf und Betriebsmodus des Systems, insbesondere des Kältemittelkreislaufs, entweder als Verdampfer oder als Kondensator/Gaskühler betrieben werden. Dabei wird der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager vorteilhaft unabhängig vom Betriebsmodus des Systems unidirektional beziehungsweise monodirektional vom Kältemittel durchströmt.
Wenn die Verflüssigung des Kältemittels bei unterkritischem Betrieb erfolgt, wie zum Beispiel mit dem Kältemittel R134a oder bei bestimmten Umgebungsbedingungen mit Kohlendioxid, werden die Wärmeübertrager als Kondensator bezeichnet. Ein Teil der Wärmeübertragung findet bei konstanter Temperatur statt. Bei überkritischem Betrieb beziehungsweise bei überkritischer Wärmeabgabe im Wärmeübertrager nimmt die Temperatur des Kältemittels stetig ab. In diesem Fall wird der Wärmeübertrager auch als Gaskühler bezeichnet. Überkritischer Betrieb kann unter bestimmten Umgebungsbedingungen oder Betriebsweisen des Kältemittelkreislaufs zum Beispiel mit dem Kältemittel Kohlendioxid auftreten.
The object is achieved by an inventive thermal system for conditioning the supply air for a passenger compartment and for cooling components of a drive train of a motor vehicle, in particular a thermal management system. The components of the drive train of the motor vehicle can serve as a heat source depending on the needs and operating mode of the system.
The thermal system has a refrigerant circuit with a compressor, a first, as condenser / gas cooler and evaporator operable refrigerant-air heat exchanger, operated as a first evaporator second refrigerant-air heat exchanger with an upstream in the flow direction of the refrigerant first expansion element and a second Evaporator operated heat exchanger with a upstream in the flow direction of the refrigerant second expansion element.
The first refrigerant-air heat exchanger can be operated either as an evaporator or as a condenser / gas cooler depending on the needs and operating mode of the system, in particular the refrigerant circuit. In this case, the refrigerant-air flow through the first refrigerant-air heat exchanger advantageously independent of the operating mode of the system unidirectional or monodirectional.
If the liquefaction of the refrigerant occurs in subcritical operation, such as with the refrigerant R134a or in certain ambient conditions with carbon dioxide, the heat exchangers are referred to as a condenser. Part of the heat transfer takes place at a constant temperature. In supercritical operation or supercritical heat in the heat exchanger, the temperature of the refrigerant steadily decreases. In this case, the heat exchanger is also referred to as a gas cooler. Supercritical operation may occur under certain environmental conditions or operations of the refrigerant cycle with, for example, the refrigerant carbon dioxide.

Nach der Konzeption der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf zudem einen als Kondensator/Gaskühler betriebenen dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager zum Erwärmen der Zuluft für den Fahrgastraum sowie ein drittes Expansionsorgan auf, welche zwischen dem Verdichter und dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager angeordnet sind. Dabei ist das dritte Expansionsorgan dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in Strömungsrichtung des Kältemittels nachgeordnet.According to the concept of the invention, the refrigerant circuit also has a condenser / gas cooler operated third refrigerant air heat exchanger for heating the supply air for the passenger compartment and a third expansion element, which are arranged between the compressor and the first refrigerant-air heat exchanger. In this case, the third expansion element is arranged downstream of the third refrigerant-air heat exchanger in the flow direction of the refrigerant.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind der als erster Verdampfer betriebene zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager mit dem ersten Expansionsorgan innerhalb eines ersten Strömungspfades und der als zweiter Verdampfer betriebene Wärmeübertrager mit dem zweiten Expansionsorgan innerhalb eines zweiten Strömungspfades des Kältemittelkreislaufs angeordnet. Die Strömungspfade sind sich jeweils von einer Abzweigstelle bis zu einer Mündungsstelle des Kältemittelkreislaufs erstreckend, parallel zueinander angeordnet und je nach Bedarf einzeln oder parallel zueinander mit Kältemittel beaufschlagbar ausgebildet.According to a development of the invention, the first evaporator operated second refrigerant-air heat exchanger with the first expansion element within a first flow path and operated as a second evaporator heat exchanger with the second expansion element within a second flow path of the refrigerant circuit are arranged. The flow paths are in each case extending from a branch point to an opening point of the refrigerant circuit, arranged parallel to one another and, depending on requirements, individually or in parallel with one another with refrigerant.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf einen Bypass-Strömungspfad um den ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager auf. Der Bypass-Strömungspfad ist sich von einer Abzweigstelle bis zu einer Mündungsstelle erstreckend, parallel zum ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager angeordnet. Die Abzweigstelle des Bypass-Strömungspfades ist vorzugsweise zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und dem dritten Expansionsorgan ausgebildet. Die Mündungsstelle des Bypass-Strömungspfades ist vorteilhaft zwischen dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und dem ersten Expansionsorgan beziehungsweise dem zweiten Expansionsorgan, das heißt in Strömungsrichtung des Kältemittels vor der Mündungsstelle der Strömungspfade mit den als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragern, angeordnet.
Innerhalb des Bypass-Strömungspfades ist vorzugsweise ein Ventil zum Öffnen und Verschließen des Bypass-Strömungspfades ausgebildet.
According to a preferred embodiment of the invention, the refrigerant circuit has a bypass flow path around the first refrigerant-air heat exchanger. The bypass flow path is extending from a branch point to an orifice point, arranged parallel to the first refrigerant-air heat exchanger. The branch point of the bypass flow path is preferably formed between the third refrigerant-air heat exchanger and the third expansion element. The discharge point of the bypass flow path is advantageously arranged between the first refrigerant-air heat exchanger and the first expansion element or the second expansion element, that is to say in the flow direction of the refrigerant upstream of the discharge point of the flow paths with the heat exchangers operated as evaporators.
Within the bypass flow path, a valve for opening and closing the bypass flow path is preferably formed.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Abzweigstelle des Bypass-Strömungspfades als ein kombiniertes Drei-Wege-Ventil mit Expansionsfunktionalität in Richtung des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers sowie mit Absperrfunktionalität in Richtung des Bypass-Strömungspfades ausgebildet ist. Damit sind das dritte Expansionsorgan des Kältemittelkreislaufs und das Ventil des Bypass-Strömungspfades mit der Abzweigstelle des Bypass-Strömungspfades in einer Komponente integriert.A particular advantage of the invention is that the branch point of the bypass flow path is designed as a combined three-way valve with expansion functionality in the direction of the first refrigerant-air heat exchanger and with shut-off functionality in the direction of the bypass flow path. Thus, the third expansion element of the refrigerant circuit and the valve of the bypass flow path are integrated with the branch point of the bypass flow path in a component.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der als zweiter Verdampfer betriebene Wärmeübertrager als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet und innerhalb eines Kühlmittelkreislaufs angeordnet. Der Kühlmittelkreislauf weist einen Wärmeübertrager zum Aufnehmen von Wärme der Komponenten des Antriebsstrangs, insbesondere zum Kühlen der Komponenten des Antriebsstrangs, auf.According to a preferred embodiment of the invention, the second heat exchanger operated as a heat exchanger is designed as a refrigerant-refrigerant heat exchanger and arranged within a coolant circuit. The coolant circuit has a heat exchanger for receiving heat from the components of the drive train, in particular for cooling the components of the drive train.

Zudem kann der Kältemittelkreislauf mit einem inneren Wärmeübertrager ausgebildet sein. Unter dem inneren Wärmeübertrager ist ein kreislaufinterner Wärmeübertrager zu verstehen, welcher der Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel bei Hochdruck und dem Kältemittel bei Niederdruck dient. Dabei wird beispielsweise einerseits das flüssige Kältemittel nach der Kondensation oder Verflüssigung weiter abgekühlt und andererseits das Sauggas vor dem Verdichter überhitzt. Der innere Wärmeübertrager ist niederdruckseitig innerhalb des ersten Strömungsfades in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager angeordnet.In addition, the refrigerant circuit may be formed with an internal heat exchanger. Under the internal heat exchanger is an internal circulation heat exchanger to understand, which serves the heat transfer between the refrigerant at high pressure and the refrigerant at low pressure. In this case, for example, on the one hand, the liquid refrigerant after the condensation or liquefaction further cooled and on the other hand, the suction gas overheated in front of the compressor. The inner heat exchanger is arranged on the low pressure side within the first flow path in the flow direction of the refrigerant after the operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger.

Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der innere Wärmeübertrager hochdruckseitig zwischen der Mündungsstelle des Bypass-Strömungspfades und der Abzweigstelle der Strömungspfade mit den als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragern angeordnet.
Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der innere Wärmeübertrager hochdruckseitig zwischen dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und der Mündungsstelle des Bypass-Strömungspfades angeordnet.
Nach einer dritten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der innere Wärmeübertrager hochdruckseitig innerhalb des ersten Strömungsfades in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten Expansionsorgan angeordnet.
According to a first alternative embodiment of the invention, the inner heat exchanger is arranged on the high pressure side between the discharge point of the bypass flow path and the branch point of the flow paths with the heat exchangers operated as an evaporator.
According to a second alternative embodiment of the invention, the inner heat exchanger is arranged on the high pressure side between the first refrigerant-air heat exchanger and the discharge point of the bypass flow path.
According to a third alternative embodiment of the invention, the inner heat exchanger is arranged on the high pressure side within the first flow path in the flow direction of the refrigerant upstream of the first expansion element.

Des Weiteren kann der Kältemittelkreislauf mit einem niederdruckseitig angeordneten Kältemittelsammler, auch als Akkumulator bezeichnet, ausgebildet sein.Furthermore, the refrigerant circuit may be formed with a low-pressure side arranged refrigerant collector, also referred to as an accumulator.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das thermische System ein Klimagerät mit einem Gebläse zum Fördern der Zuluft für den Fahrgastraum durch ein Gehäuse auf. Dabei ist der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager des Kältemittelkreislaufs vorzugsweise den gesamten Strömungsquerschnitt des Gehäuses einnehmend ausgebildet.
Das Gehäuse weist bevorzugt einen ersten Strömungspfad und einen zweiten Strömungspfad auf, welche parallel zueinander angeordnet und je nach Bedarf einzeln oder parallel zueinander mit der Zuluft beaufschlagbar ausgebildet sind. Innerhalb des ersten Strömungspfades sind vorteilhaft in Strömungsrichtung der Zuluft der dritte Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und ein Zusatzheizwärmeübertrager angeordnet. Der zweite Strömungspfad ist dabei als ein Bypass zum ersten Strömungspfad vorgesehen.
According to a development of the invention, the thermal system on an air conditioner with a blower for conveying the supply air for the passenger compartment through a housing. In this case, the second refrigerant-air heat exchanger of the refrigerant circuit is preferably formed engaging the entire flow cross-section of the housing.
The housing preferably has a first flow path and a second flow path, which are arranged parallel to one another and, depending on requirements, can be acted upon individually or in parallel with the supply air. Within the first flow path, the third refrigerant-air heat exchanger and an auxiliary heating heat exchanger are advantageously arranged in the flow direction of the supply air. The second flow path is provided as a bypass to the first flow path.

Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines konzeptionsgemäßen thermischen Systems, insbesondere eines Thermomanagementsystems, eines Kraftfahrzeugs für einen Betrieb in einem Kälteanlagenmodus, in einem Wärmepumpenmodus und in einem Nachheizmodus für die zu konditionierende Zuluft eines Fahrgastraums gelöst. The object is also achieved by an inventive method for operating a conceptional thermal system, in particular a thermal management system, a motor vehicle for operation in a refrigeration system mode, in a heat pump mode and in a Nachheizmodus for conditioned supply air of a passenger compartment.

Nach einer Konzeption der Erfindung wird das Kältemittel beim Betrieb des Systems in einem Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums beim Durchströmen des zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager angeordneten dritten Expansionsorgans von einem Hochdruckniveau auf ein Niederdruckniveau entspannt und beim Durchströmen des als Verdampfer betriebenen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft verdampft. Dabei wird beim Durchströmen des dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers Wärme vom Kältemittel an die Zuluft für den Fahrgastraum übertragen.According to one conception of the invention, when the system is operating in a heat pump mode or afterheating mode, the refrigerant is heated from a high pressure level to the passenger compartment supply air flowing through the third expansion device located between the third refrigerant air heat exchanger and the first refrigerant air heat exchanger Low pressure level relaxed and vaporized while flowing through the operated as an evaporator first refrigerant air heat exchanger with absorption of heat from the ambient air. In this case, heat is transferred from the refrigerant to the supply air for the passenger compartment when flowing through the third refrigerant-air heat exchanger.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Massenstrom des Kältemittels durch vollständiges Öffnen des dem als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und/oder dem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager vorgelagerten Expansionsorgans ohne Druckverlust zum Verdichter geleitet.According to a development of the invention, a mass flow of the refrigerant is conducted to the compressor by completely opening the second refrigerant-air heat exchanger operated as the first evaporator and / or the heat exchanger upstream as the second evaporator without pressure loss.

Nach einer weiteren Konzeption der Erfindung wird das Kältemittel beim Betrieb des Systems in einem Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums durch den Bypass-Strömungspfad um den ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager geleitet und beim Durchströmen des als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers unter Aufnahme von Wärme aus der Zuluft und/oder des als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers unter Aufnahme von Wärme von den Komponenten des Antriebsstrangs verdampft. Dabei wird beim Durchströmen des dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers Wärme vom Kältemittel an die Zuluft für den Fahrgastraum übertragen.According to a further concept of the invention, the refrigerant is passed during operation of the system in a heat pump mode or Nachheizmodus for heating the supply air of the passenger compartment through the bypass flow path to the first refrigerant-air heat exchanger and the flow of the first evaporator operated as the second refrigerant air Heat exchanger vaporized by absorbing heat from the supply air and / or operated as a second evaporator heat exchanger with the absorption of heat from the components of the drive train. In this case, heat is transferred from the refrigerant to the supply air for the passenger compartment when flowing through the third refrigerant-air heat exchanger.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Massenstrom des Kältemittels durch Stellung der dem als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager sowie dem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager vorgelagerten Expansionsorgane auf die Wärmeübertrager zur Aufnahme von Wärme aus der Zuluft für den Fahrgastraum und/oder Komponenten des Antriebsstrangs aufgeteilt.According to a preferred embodiment of the invention, a mass flow of the refrigerant by position of the first evaporator operated second refrigerant-air heat exchanger and the second evaporator operated heat exchanger upstream expansion elements on the heat exchanger for receiving heat from the supply air for the passenger compartment and / or Split components of the powertrain.

Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Verwendung des thermischen Systems als ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum sowie zum Konditionieren von Komponenten des Antriebsstrangs und elektronischen Komponenten.The advantageous embodiment of the invention allows the use of the thermal system as an air conditioning system of a motor vehicle for conditioning the supply air for the passenger compartment and for conditioning components of the drive train and electronic components.

Das erfindungsgemäße thermische System und die Verfahren zum Betreiben des Systems weisen zusammenfassend diverse Vorteile auf:

  • - das in unterschiedlichen Betriebspunkten, insbesondere bei einem Betrieb im Wärmepumpenmodus beziehungsweise Heizmodus oder Nachheizmodus, effizient betreibbare Wärmemanagementsystem führt zu einem geringeren Energieverbrauch und damit zu einer höheren Reichweite des Kraftfahrzeugs,
  • - stufenloser Wechsel zwischen den Betrieben im Wärmepumpenmodus beziehungsweise Heizmodus und Kälteanlagenmodus ohne Abschalten des Verdichters,
  • - hoher Grad der Abwärmenutzung, insbesondere der Komponenten des Antriebsstranges als Wärmequelle, mit großer möglicher Heizleistung, dabei sind zudem die Werte des Drucks des Kältemittels bei der Verdampfung beziehungsweise des Saugdrucks und damit der Saugdichte hoch, sodass auch der Massenstrom des Kältemittels groß ist,
  • - einfach konzipiertes System mit minimaler Anzahl an Komponenten sowie minimalem Bauraum, unter anderem ohne Umkehr der Strömungsrichtung des Kältemittels im als Kondensator/Gaskühler oder Verdampfer betreibbaren Umgebungswärmeübertrager,
  • - damit einfaches Ölmanagementsystem durch Vermeiden von Ölfallen und
  • - geringe Kosten bei der Herstellung und Wartung sowie während des Betriebs.
The thermal system according to the invention and the methods for operating the system have in summary various advantages:
  • the thermal management system operable efficiently at different operating points, in particular when operating in heat pump mode or heating mode or reheating mode, leads to a lower energy consumption and thus to a higher range of the motor vehicle,
  • - continuous change between the plants in heat pump mode or heating mode and refrigeration system mode without switching off the compressor,
  • high degree of waste heat utilization, in particular of the components of the drive train as heat source, with great possible heating power, besides, the values of the pressure of the refrigerant in the evaporation or the suction pressure and thus the suction density are high, so that the mass flow of the refrigerant is large,
  • a simply designed system with a minimal number of components and minimal installation space, including without reversing the direction of flow of the refrigerant in the ambient heat exchanger which can be operated as a condenser / gas cooler or evaporator,
  • - For easy oil management system by avoiding oil traps and
  • - low production and maintenance costs as well as during operation.

Das thermische System beziehungsweise das Klimatisierungssystem, insbesondere der Kältemittelkreislauf, ist unabhängig vom verwendeten Kältemittel und damit auch für R134a, R744, R1234yf oder andere Kältemittel ausgelegt.The thermal system or the air conditioning system, in particular the refrigerant circuit, is independent of the refrigerant used and thus also designed for R134a, R744, R1234yf or other refrigerants.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.
Es zeigen jeweils ein thermisches System eines Kraftfahrzeugs mit einem Klimagerät und einem Kältemittelkreislauf zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum sowie zum Kühlen von Komponenten des Antriebsstrangs:

  • 1: mit einem als Verdampfer oder als Kondensator/Gaskühler betreibbaren ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, einem als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager sowie einem als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager sowie den Wärmeübertragern jeweils zugeordneten Expansionsorganen und einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, bei einem Betrieb
  • 2: in einem Kälteanlagenmodus für die Zuluft des Fahrgastraums,
  • 3: in einem Kälteanlagenmodus für die Zuluft des Fahrgastraums sowie einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs,
  • 4: in einem Wärmepumpenmodus zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft,
  • 5: in einem Wärmepumpenmodus zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums sowie einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs,
  • 6: in einem Nachheizmodus für die Zuluft des Fahrgastraums,
  • 7: in einem Nachheizmodus für die Zuluft des Fahrgastraums sowie einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs,
  • 8: in einem Nachheizmodus für die Zuluft des Fahrgastraums sowie einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs gemäß 7 mit zusätzlicher Übertragung von Wärme an die Umgebung,
  • 9: in einem Abtaumodus des als Kondensator/Gaskühler betriebenen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers und
  • 10: in einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs,
  • 11: mit einem Kältemittelkreislauf ähnlich 1 mit einem inneren Wärmeübertrager, welcher hochdruckseitig in Strömungsrichtung des Kältemittels vor den Expansionsorganen der als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager sowie Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager und niederdruckseitig nach dem als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager angeordnet ist,
  • 12: mit einem Kältemittelkreislauf ähnlich 11, wobei der innere Wärmeübertrager hochdruckseitig derart eingebunden ist, dass das durch einen Bypass geleitete Kältemittel den inneren Wärmeübertrager umströmt, und
  • 13: mit einem Kältemittelkreislauf ähnlich 11, wobei der innere Wärmeübertrager hochdruckseitig in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Expansionsorgan des als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager angeordnet ist.
Further details, features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
Each show a thermal system of a motor vehicle with an air conditioner and a refrigerant circuit for conditioning the supply air for the passenger compartment and for cooling components of the drive train:
  • 1 with a operated as an evaporator or as a condenser / gas cooler first refrigerant-air heat exchanger, operated as an evaporator second refrigerant air heat exchanger and operated as an evaporator refrigerant refrigerant heat exchanger and the heat exchangers respectively associated expansion elements and a condenser / gas cooler operated third refrigerant-air heat exchanger, in one operation
  • 2 in a refrigeration mode for the supply air of the passenger compartment,
  • 3 in a passenger compartment supply chiller system and a powertrain cooling mode,
  • 4 in a heat pump mode for heating the supply air of the passenger compartment while absorbing heat from the ambient air,
  • 5 in a heat pump mode for heating the supply air of the passenger compartment as well as a cooling mode of components of the drive train,
  • 6 in a reheating mode for the incoming air of the passenger compartment,
  • 7 in a reheating mode for the supply air of the passenger compartment as well as a cooling mode of components of the drive train,
  • 8th in a preheat mode for the supply air of the passenger compartment and a cooling mode of components of the drive train according to 7 with additional transfer of heat to the environment,
  • 9 in a defrost mode of operated as a condenser / gas cooler first refrigerant air heat exchanger and
  • 10 in a cooling mode of powertrain components,
  • 11 : similar to a refrigerant circuit 1 with an internal heat exchanger, which is arranged on the high pressure side in the flow direction of the refrigerant upstream of the expansion organs of the second refrigerant-air heat exchanger operated as an evaporator and refrigerant-refrigerant heat exchanger and low-pressure side after the operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger
  • 12 : similar to a refrigerant circuit 11 , wherein the inner heat exchanger is integrated high pressure side such that the bypassed refrigerant flows around the inner heat exchanger, and
  • 13 : similar to a refrigerant circuit 11 , wherein the inner heat exchanger is arranged on the high pressure side in the flow direction of the refrigerant upstream of the expansion element of the operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger.

Aus 1 geht ein thermisches System 1 mit einem Kältemittelkreislauf 2 zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum und Kühlen von Komponenten des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs hervor.
Der Kältemittelkreislauf 2 ist mit einem Verdichter 3, einem als Verdampfer oder als Kondensator/Gaskühler betreibbaren ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4, einem als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 5 sowie einem als zweiter Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 sowie den Wärmeübertragern 4, 5, 12 jeweils zugeordneten Expansionsorganen 6, 13, 15 und einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 ausgebildet.
Out 1 goes a thermal system 1 with a refrigerant circuit 2 for conditioning the supply air for the passenger compartment and cooling components of the drive train of a motor vehicle.
The refrigerant circuit 2 is with a compressor 3 , a first refrigerant-air heat exchanger operable as an evaporator or as a condenser / gas cooler 4 , operated as a first evaporator second refrigerant-air heat exchanger 5 and a second refrigerant evaporator operated refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 and the heat exchangers 4 . 5 . 12 respectively associated expansion organs 6 . 13 . 15 and a condenser / gas cooler operated third refrigerant-air heat exchanger 14 educated.

Der erste Verdampfer 5 ist mit dem vorgelagerten Expansionsorgan 6 innerhalb eines ersten Strömungspfades 7 angeordnet, welcher sich von einer Abzweigstelle 8 bis zu einer Mündungsstelle 9 erstreckt. Der als Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager ausgebildete erste Verdampfer 5 ist zum Konditionieren, insbesondere zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft für den Fahrgastraum konfiguriert. Innerhalb des ersten Strömungspfades 7, insbesondere zwischen dem Verdampfer 5 und der Mündungsstelle 9 ist zudem ein Rückschlagventil 10 ausgebildet, um je nach Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufs 2 ein Rückströmen von Kältemittel in den ersten Strömungspfad 7 zu verhindern.
Der zweite Verdampfer 12 ist mit dem vorgelagerten Expansionsorgan 13 innerhalb eines zweiten Strömungspfades 11 angeordnet, welcher sich ebenfalls von der Abzweigstelle 8 bis zur Mündungsstelle 9 erstreckt und damit parallel zum ersten Strömungspfad 7 verläuft. Der zweite als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager des Kältemittelkreislaufs 2 ausgebildete zweite Verdampfer 12 ist zum Übertragen von Wärme von Komponenten des Antriebsstrangs an das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs 2 konfiguriert.
Die Expansionsorgane 6, 13 sind vorzugsweise als Expansionsventile ausgebildet, mit welchen der Massenstrom des Kältemittels in Teilmassenströme durch die Strömungspfade 7, 11 aufgeteilt werden kann. Dabei kann der Massenstrom durch die Verdampfer 5, 12 stufenlos zwischen 0 % und 100 % eingestellt werden. Die Teilmassenströme werden an der Mündungsstelle 9 zusammengeführt. Der Verdichter 3 saugt das Kältemittel je nach Betriebsmodus des Systems 1 und des Kältemittelkreislaufs 2 aus den Strömungspfaden 7, 11 an und fördert das Kältemittel zum dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14.
The first evaporator 5 is with the upstream expansion organ 6 within a first flow path 7 arranged, which is a branch point 8th up to an estuarine site 9 extends. The trained as a refrigerant-air heat exchanger first evaporator 5 is configured for conditioning, in particular for cooling and / or dehumidifying the supply air for the passenger compartment. Within the first flow path 7 , in particular between the evaporator 5 and the confluence point 9 is also a check valve 10 designed according to the operating mode of the refrigerant circuit 2 a return flow of refrigerant into the first flow path 7 to prevent.
The second evaporator 12 is with the upstream expansion organ 13 within a second flow path 11 arranged, which is also from the branch point 8th to the confluence point 9 extends and thus parallel to the first flow path 7 runs. The second as a refrigerant-refrigerant heat exchanger of the refrigerant circuit 2 trained second evaporator 12 is to transfer heat from components of the powertrain to the refrigerant of the refrigerant circuit 2 configured.
The expansion organs 6 . 13 are preferably designed as expansion valves, with which the mass flow of the refrigerant in partial mass flows through the flow paths 7 . 11 can be split. In this case, the mass flow through the evaporator 5 . 12 infinitely adjustable between 0% and 100%. The partial mass flows are at the discharge point 9 merged. The compressor 3 sucks the refrigerant depending on the operating mode of the system 1 and the refrigerant circuit 2 from the flow paths 7 . 11 and promote that Refrigerant to the third refrigerant-air heat exchanger 14 ,

Zwischen dem als Kondensator/Gaskühler betriebenen dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 zum Übertragen von Wärme an die Zuluft für den Fahrgastraum und dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 zum Übertragen von Wärme zwischen dem Kältemittel und Umgebungsluft, auch als Umgebungswärmeübertrager bezeichnet, ist das dritte Expansionsorgan 15 angeordnet. Mittels des dritten Expansionsorgans 15 kann der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 je nach Bedarf mit Kältemittel auf Hochdruckniveau, auf einem Mitteldruckniveau oder auf Niederdruckniveau beaufschlagt werden. Dabei kann einerseits die Wärme eines auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittels mit den jeweils als Kondensator/Gaskühler betriebenen erster Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 und dritter Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 entweder an die Zuluft für den Fahrgastraum und/oder an die Umgebungsluft übertragen werden. Das zwischen den Wärmeübertragern 4, 14 angeordnete und als Expansionsventil ausgebildete dritte Expansionsorgan 15 kann entweder vollständig geöffnet sein, um das Kältemittel ohne nennenswerten Druckverlust hindurchzulassen, oder kann derart eingestellt werden, ein zwischen dem Hochdruckniveau und einem Niederdruckniveau des Kältemittelkreislaufs 2 vorliegendes mittleres Druckniveau stufenlos einzustellen. Damit können die an die Zuluft für den Fahrgastraum und an die Umgebungsluft zu übertragenen Wärmemengen gezielt eingestellt werden. Andererseits kann der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 mittels der Einstellung des dritten Expansionsorgans 15 auf Mitteldruckniveau oder auf Niederdruckniveau beaufschlagt und dabei als Verdampfer betrieben werden. Folglich kann mittels der Einstellung des dritten Expansionsorgans 15 im ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 je nach Bedarf Wärme vom Kältemittel aufgenommen oder abgegeben werden, was sehr feinfühlig regelbar ist, ohne dass sich beispielsweise die Temperatur der Zuluft für den Fahrgastraum merklich verringert.Between the operated as a condenser / gas cooler third refrigerant-air heat exchanger 14 for transferring heat to the supply air for the passenger compartment and the first refrigerant-air heat exchanger 4 for transferring heat between the refrigerant and ambient air, also referred to as ambient heat exchanger, is the third expansion element 15 arranged. By means of the third expansion organ 15 can be the first refrigerant-air heat exchanger 4 Depending on requirements, refrigerant can be supplied at high pressure level, at a medium pressure level or at low pressure level. In this case, on the one hand, the heat of a present at high pressure level refrigerant with each operated as a condenser / gas cooler first refrigerant-air heat exchanger 4 and third refrigerant-air heat exchanger 14 be transmitted either to the supply air for the passenger compartment and / or to the ambient air. That between the heat exchangers 4 . 14 arranged and designed as an expansion valve third expansion element 15 may either be fully open to pass the refrigerant without significant pressure loss, or may be set such, between the high pressure level and a low pressure level of the refrigerant circuit 2 infinitely adjust existing average pressure level. Thus, the heat to be transferred to the supply air for the passenger compartment and to the ambient air quantities of heat can be adjusted. On the other hand, the first refrigerant-air heat exchanger 4 by means of the setting of the third expansion organ 15 be acted upon at medium pressure level or at low pressure level and thereby operated as an evaporator. Consequently, by means of the adjustment of the third expansion organ 15 in the first refrigerant-air heat exchanger 4 Depending on the need heat from the refrigerant can be absorbed or delivered, which is very sensitive adjustable without, for example, the temperature of the supply air for the passenger compartment noticeably reduced.

Der Kältemittelkreislauf 2 weist zudem einen Bypass-Strömungspfad 16 auf, welcher sich von einer Abzweigstelle 17 bis zu einer Mündungsstelle 18 erstreckt und als Bypass um den ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 ausgebildet ist. Die Abzweigstelle 17 ist dabei zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 und dem dritten Expansionsorgan 15 des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 angeordnet, während die Mündungsstelle 18 zwischen dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 und der Abzweigstelle 8 der Strömungspfade 7, 11 ausgebildet ist. Innerhalb des Bypass-Strömungspfades 16 ist zudem ein Ventil 19, insbesondere ein Zwei-Wege-Ventil beziehungsweise ein Absperrventil, zum Öffnen oder Verschließen des Bypass-Strömungspfades 16 vorgesehen. Des Weiteren ist zwischen dem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 und der Mündungsstelle 18 ein Rückschlagventil 20 ausgebildet, um je nach Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufs 2 ein Rückströmen von durch den Bypass-Strömungspfad 16 geleiteten Kältemittels in den Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 zu verhindern.
Nach einer alternativen Ausführungsform ist die Abzweigstelle 17 in Verbindung mit dem dritten Expansionsorgan 15 und dem Ventil 19 als ein kombiniertes Drei-Wege-Ventil mit Expansionsfunktionalität in Richtung des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 sowie mit Absperr-/Öffnungsfunktionalität in Richtung des Bypass-Strömungspfades 16, vorzugsweise innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses, ausgebildet.
The refrigerant circuit 2 also has a bypass flow path 16 on which is from a branch point 17 up to an estuarine site 18 extends and bypasses the first refrigerant-air heat exchanger 4 is trained. The branch point 17 is between the third refrigerant-air heat exchanger 14 and the third expansion organ 15 of the first refrigerant-air heat exchanger 4 arranged while the confluence 18 between the first refrigerant-air heat exchanger 4 and the branch office 8th the flow paths 7 . 11 is trained. Inside the bypass flow path 16 is also a valve 19 , in particular a two-way valve or a shut-off valve, for opening or closing the bypass flow path 16 intended. Furthermore, between the refrigerant-air heat exchanger 4 and the confluence point 18 a check valve 20 designed according to the operating mode of the refrigerant circuit 2 a return flow through the bypass flow path 16 conducted refrigerant in the refrigerant-air heat exchanger 4 to prevent.
In an alternative embodiment, the branch point is 17 in conjunction with the third expansion organ 15 and the valve 19 as a combined three-way valve with expansion functionality in the direction of the first refrigerant-air heat exchanger 4 as well as with shut-off / opening functionality in the direction of the bypass flow path 16 , preferably within a common housing.

Der Kältemittelkreislauf 2 weist zudem einen Akkumulator 21 zum Abscheiden und Sammeln von flüssigem Kältemittel sowie verschiedene Sensoren 22a, 22b, 22c, 23a, 23b auf. Der Akkumulator 21 ist auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs 2 vor dem Einlass des Verdichters 3 vorgesehen. Die Sensoren 22a, 22b, 22c sind als Druck-Temperatur-Sensoren und die Sensoren 23a, 23b sind als Temperatur-Sensoren ausgebildet.
Dabei ist ein erster Druck-Temperatur-Sensor 22a zum Bestimmen von Druck und Temperatur des Heißgases sowie zum Abregeln des Hochdrucks des Kältemittels am Auslass des Verdichters 3 angeordnet.
Ein zweiter, in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 vorgesehener Druck-Temperatur-Sensor 22b dient beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs 2 in einem Wärmepumpenmodus zum Regeln der Temperatur beziehungsweise des Drucks des Kältemittels im Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 sowie beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs 2 in einem Nachheizmodus zum Regeln des Mitteldruckniveaus. Das Kältemittel kann im Zweiphasengebiet liegende Zustände aufweisen und damit Dampf und Flüssigkeitstropfen aufweisen. Die Leistungsbegrenzung wird insbesondere genutzt, um eine Vereisung der Wärmeübertragungsfläche des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 zu vermeiden.
Ein dritter, in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 angeordneter Druck-Temperatur-Sensor 22c ist derart konfiguriert, die Überhitzung des Kältemittels am Austritt des Verdampfers 12 zu regeln. Speziell beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs 2 in einem Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus und der Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft im Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 kann der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 unter Umständen mit Kältemittel auf geringfügig niedrigerem Druckniveau als der Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 betrieben werden. Zudem besteht die Möglichkeit, dass im Kältemittel-Kühlmittel-Wärmebertrager 12 keine Wärme an das Kältemittel übertragen wird. Dabei ist stets zu verhindern, dass der Verdichter 3 flüssiges Kältemittel ansaugt.
Ein erster, in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 5 angeordneter Temperatur-Sensor 23a ist zum Regeln der Überhitzung des Kältemittels am Austritt des Verdampfers 5 vorgesehen. Des Weiteren kann ein zweiter, in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 angeordneter Temperatur-Sensor 23b beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs 2 in einem Wärmepumpenmodus zum Regeln der Unterkühlung des Kältemittels dienen.
The refrigerant circuit 2 also has an accumulator 21 for separating and collecting liquid refrigerant and various sensors 22a . 22b . 22c . 23a . 23b on. The accumulator 21 is on the low pressure side of the refrigerant circuit 2 in front of the inlet of the compressor 3 intended. The sensors 22a . 22b . 22c are called pressure-temperature sensors and the sensors 23a . 23b are designed as temperature sensors.
Here is a first pressure-temperature sensor 22a for determining the pressure and temperature of the hot gas and for controlling the high pressure of the refrigerant at the outlet of the compressor 3 arranged.
A second, in the flow direction of the refrigerant after the first refrigerant-air heat exchanger 4 provided pressure-temperature sensor 22b serves for the operation of the refrigerant circuit 2 in a heat pump mode for controlling the temperature or the pressure of the refrigerant in the refrigerant-air heat exchanger 4 as well as during operation of the refrigerant circuit 2 in a reheat mode for regulating the medium pressure level. The refrigerant may have states in the two-phase region and thus have vapor and liquid droplets. The power limitation is used in particular to freeze the heat transfer surface of the refrigerant-air-heat exchanger 4 to avoid.
A third, in the flow direction of the refrigerant after the refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 arranged pressure-temperature sensor 22c is configured to overheat the refrigerant at the outlet of the evaporator 12 to regulate. Especially when operating the refrigerant circuit 2 in a heat pump mode or reheat mode and the absorption of heat from the ambient air in the refrigerant-air heat exchanger 4 may be the refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 possibly with refrigerant at a slightly lower pressure level than the refrigerant-air heat exchanger 4 operate. In addition, there is the Possibility that in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 no heat is transferred to the refrigerant. It is always to prevent the compressor 3 drawing in liquid refrigerant.
A first, in the flow direction of the refrigerant after the second refrigerant-air heat exchanger 5 arranged temperature sensor 23a is to control the overheating of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 intended. Furthermore, a second, in the flow direction of the refrigerant after the third refrigerant-air heat exchanger 14 arranged temperature sensor 23b during operation of the refrigerant circuit 2 in a heat pump mode to control the subcooling of the refrigerant.

Die Komponenten des Antriebsstrangs werden mittels eines Wärmeübertragers 25 temperiert, insbesondere gekühlt. Der Wärmeübertrager 25 kann dabei als ein Bestandteil eines Kühlmittelkreislaufs ausgebildet sein. Innerhalb des Kühlmittelkreislaufs ist zudem der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 des Kältemittelkreislaufs 2 integriert. Der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 verbindet den Kältemittelkreislauf 2 mit dem Kühlmittelkreislauf thermisch. Die von den Komponenten des Antriebsstrangs an das Kühlmittel übertragene Wärme wird im Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 an das Kältemittel abgegeben. Damit können die Komponenten des Antriebsstrangs als Wärmequellen für den Kältemittelkreislauf 2 genutzt werden. Das Kühlmittel wird mittels einer nicht dargestellten Fördervorrichtung, speziell einer Kühlmittelpumpe, durch den Kühlmittelkreislauf gefördert.
Das thermische System 1 ermöglicht derart beispielsweise einen Betrieb in einem Heizmodus beziehungsweise in einem Wärmepumpenmodus, bei welchem die vom Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs von den Komponenten des Antriebsstrangs aufgenommene Abwärme im Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 als Verdampfungswärme für das Kältemittel bereitgestellt wird. Die Funktionalität der Wärmerückgewinnung trägt zur Verbesserung der Gesamtenergieeffizienz und Wärmeeffizienz des Kraftfahrzeugs bei.
The components of the powertrain are using a heat exchanger 25 tempered, in particular cooled. The heat exchanger 25 can be designed as part of a coolant circuit. Within the coolant circuit is also the refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 of the refrigerant circuit 2 integrated. The refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 connects the refrigerant circuit 2 thermally with the coolant circuit. The heat transferred from the components of the powertrain to the coolant heat is in the refrigerant-coolant heat exchanger 12 delivered to the refrigerant. This allows the components of the powertrain as heat sources for the refrigerant circuit 2 be used. The coolant is conveyed by means of a conveying device, not shown, especially a coolant pump, through the coolant circuit.
The thermal system 1 Thus, for example, allows operation in a heating mode or in a heat pump mode, in which the heat absorbed by the coolant of the coolant circuit from the components of the drive train waste heat in the refrigerant-coolant heat exchanger 12 is provided as heat of vaporization for the refrigerant. The functionality of the heat recovery contributes to the improvement of the overall energy efficiency and heat efficiency of the motor vehicle.

In 1 ist des Weiteren eine Anordnung des dritten, als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 14 des Kältemittelkreislaufs 2 und eines Zusatzheizwärmeübertragers 35 zum Übertragen von Wärme an die Zuluft für den Fahrgastraum innerhalb eines Klimageräts 30 gezeigt.
Das Klimagerät 30 weist ein Gehäuse 31 mit einem nicht dargestellten Einlass für Umluft aus dem Fahrgastraum und einem nicht dargestellten Einlass für Frischluft aus der Umgebung auf. Die Einlässe werden mittels einer Luftleiteinrichtung je nach Bedarf geöffnet oder geschlossen, wobei die Strömungsquerschnitte der Einlässe stufenlos zwischen 0 % und 100 % versperrt oder freigegeben werden können.
Ein von einem Gebläse 32 durch mindestens einen der Einlässe angesaugter Luftmassenstrom wird zunächst durch den zweiten, als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 5 des Kältemittelkreislaufs 2 geleitet. Je nach Bedarf und Stellung einer Luftleiteinrichtung 33, insbesondere einer Temperaturklappe, kann die beim Durchströmen des Wärmeübertragers 5 konditionierte Luft einerseits in einen ersten Strömungskanal 34 und dabei durch den als Kondensator/Gaskühler betriebenen dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 des Kältemittelkreislaufs 2 sowie einen Zusatzheizwärmeübertrager 35 strömen und erwärmt werden. Der dritte Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 des Kältemittelkreislaufs 2 und der Zusatzheizwärmeübertrager 35 sind nacheinander mit der Zuluft für den Fahrgastraum beaufschlagbar angeordnet und bedecken den kompletten Strömungsquerschnitt des ersten Strömungskanals 34. Der dritte Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 wird aufgrund der Anordnung innerhalb des Klimageräts 30 auch als interner Kondensator/Gaskühler bezeichnet. Andererseits kann die beim Durchströmen des Wärmeübertragers 5 konditionierte Luft in einen zweiten Strömungskanal 36, welcher als Bypass 36 zum ersten Strömungskanal 34 ausgebildet ist, eingeleitet und damit an den Wärmeübertrager 14, 35 vorbei geleitet werden. Die Strömungsquerschnitte der Strömungskanäle 34, 36 können stufenlos zwischen 0 % und 100 % verschlossen oder geöffnet werden. Die durch die Strömungskanäle 34, 36 geleiteten Massenströme der Zuluft werden anschließend je nach Betriebsmodus vermischt oder unvermischt in Strömungsrichtung in den Fahrgastraum geführt.
In 1 is further an arrangement of the third, operated as a condenser / gas cooler refrigerant air heat exchanger 14 of the refrigerant circuit 2 and a Zusatzheizwärmeübertragers 35 for transferring heat to the supply air for the passenger compartment within an air conditioner 30 shown.
The air conditioner 30 has a housing 31 with a non-illustrated inlet for circulating air from the passenger compartment and an inlet, not shown, for fresh air from the environment. The inlets are opened or closed as required by means of a louver, wherein the flow cross sections of the inlets can be locked or released continuously between 0% and 100%.
One from a blower 32 By at least one of the inlets sucked air mass flow is first through the second, operated as an evaporator refrigerant-air heat exchanger 5 of the refrigerant circuit 2 directed. Depending on the need and position of a louver 33 , in particular a temperature flap, which, when flowing through the heat exchanger 5 conditioned air on the one hand into a first flow channel 34 and thereby by the condenser / gas cooler operated third refrigerant-air heat exchanger 14 of the refrigerant circuit 2 and a Zusatzheizwärmeübertrager 35 flow and are heated. The third refrigerant air heat exchanger 14 of the refrigerant circuit 2 and the Zusatzheizwärmeübertrager 35 are successively arranged to be acted upon by the supply air for the passenger compartment and cover the entire flow cross-section of the first flow channel 34 , The third refrigerant air heat exchanger 14 is due to the arrangement within the air conditioner 30 also referred to as internal condenser / gas cooler. On the other hand, when flowing through the heat exchanger 5 conditioned air into a second flow channel 36 , which as a bypass 36 to the first flow channel 34 is formed, introduced and thus to the heat exchanger 14 . 35 passed by. The flow cross sections of the flow channels 34 . 36 can be locked or opened steplessly between 0% and 100%. The through the flow channels 34 . 36 guided mass flows of supply air are then mixed depending on the operating mode or run unmixed in the flow direction in the passenger compartment.

Mit dem Zusatzheizwärmeübertrager 35, vorzugsweise einem elektrischen Zusatzheizer, wie einer Widerstandsheizung, oder einem Wärmeübertrager eines Kühlmittelkreislaufs kann bei Bedarf und unzureichender Wärme des Kältemittels zusätzlich Wärme bereitgestellt und ein Minderbetrag an Wärme ausgeglichen werden.With the additional heating heat exchanger 35 , Preferably an additional electric heater, such as a resistance heater, or a heat exchanger of a refrigerant circuit, heat can be provided in addition and heat of the refrigerant when needed and insufficient heat and a reduced amount of heat can be compensated.

In den 2 bis 11 sind verschiedene Betriebsmodi des thermischen Systems 1 aus 1 dargestellt. Die jeweils mit Kältemittel beaufschlagten Komponenten des Kältemittelkreislaufs 2, insbesondere die entsprechenden Kältemittelleitungen, sind als durchgezogene Linien markiert. Die unbeaufschlagten Komponenten und Abschnitte des Kältemittelkreislaufs 2 sind mit gestrichelten Linien gekennzeichnet.In the 2 to 11 are different operating modes of the thermal system 1 out 1 shown. The components of the refrigerant circuit which are each supplied with refrigerant 2 , in particular the corresponding refrigerant pipes are marked as solid lines. The unbuffered components and sections of the refrigerant circuit 2 are marked with dashed lines.

2 zeigt das thermische System 1 bei einem Betrieb in einem Kälteanlagenmodus für die Zuluft des Fahrgastraums.
Die durch das Klimagerät 30 in Strömungsrichtung 37a geleitete Zuluft für den Fahrgastraum wird beim Überströmen der Wärmeübertragungsfläche des als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 5 abgekühlt und/oder entfeuchtet. Die Luftleiteinrichtung 33 ist den ersten Strömungskanal 34 verschließend angeordnet. Der dritte Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 wird nicht mit der Zuluft beaufschlagt, welche durch den zweiten Strömungskanal 36 um die Wärmeübertrager 14, 35 herumgeleitet wird. Damit wird weder im dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 noch im Zusatzheizwärmeübertrager 35 Wärme übertragen.
Das zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 und dem als Kondensator/Gaskühler betriebenen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 angeordnete dritte Expansionsorgan 15 ist vollständig geöffnet, sodass das Kältemittel das Expansionsorgan 15 ohne Druckverlust passiert. Die vom Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 2 abzuführende Wärme wird im ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 vollständig an die in Strömungsrichtung 37b geleitete Umgebungsluft übertragen. Der Bypass-Strömungspfad 16 ist geschlossen und wird nicht von Kältemittel durchströmt.
Im ersten Expansionsorgan 6 des ersten Verdampfers 5 wird das Kältemittel auf Niederdruckniveau entspannt und beim Durchströmen des ersten Verdampfers 5 unter Aufnahme von Wärme verdampft. Das erste Expansionsorgan 6 dient zudem der notwendigen Begrenzung des Massenstroms des Kältemittels, um eine gewünschte Überhitzung des Kältemittels am Auslass des Verdampfers 5 einzustellen. Das zweite Expansionsorgan 13 des zweiten Verdampfers 12 ist geschlossen. Der zweite Verdampfer 12 wird nicht mit Kältemittel beaufschlagt.
2 shows the thermal system 1 when operating in a refrigeration mode for the supply air of the passenger compartment.
The by the air conditioner 30 in the flow direction 37a Guided supply air for the passenger compartment is when overflowing the heat transfer surface of the operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger 5 cooled and / or dehumidified. The louver 33 is the first flow channel 34 arranged close. The third refrigerant air heat exchanger 14 is not supplied with the supply air, which through the second flow channel 36 around the heat exchanger 14 . 35 is led around. This is neither in the third refrigerant-air heat exchanger 14 still in the additional heating heat exchanger 35 Transfer heat.
That between the third refrigerant-air heat exchanger 14 and operated as a condenser / gas cooler first refrigerant-air heat exchanger 4 arranged third expansion organ 15 is fully open so that the refrigerant is the expansion organ 15 happens without pressure loss. The refrigerant from the refrigerant circuit 2 dissipated heat is in the first refrigerant-air heat exchanger 4 completely to the flow direction 37b transmitted ambient air transmitted. The bypass flow path 16 is closed and is not flowed through by refrigerant.
In the first expansion organ 6 of the first evaporator 5 the refrigerant is depressurized to low pressure and flowing through the first evaporator 5 evaporated by absorbing heat. The first expansion organ 6 also serves to limit the mass flow of the refrigerant necessary to achieve a desired overheating of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 adjust. The second expansion organ 13 of the second evaporator 12 is closed. The second evaporator 12 is not charged with refrigerant.

In 3 ist das thermische System 1 bei einem Betrieb im Kälteanlagenmodus für die Zuluft des Fahrgastraums, ähnlich dem in 2 dargestellten Betriebsmodus, sowie einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs gezeigt.In 3 is the thermal system 1 when operating in refrigeration mode for the supply air of the passenger compartment, similar to that in 2 shown operating mode, and a cooling mode of components of the powertrain.

Im Unterschied zum Betriebsmodus nach 2 sind sowohl das erste Expansionsorgan 6 des ersten Verdampfers 5 als auch das zweite Expansionsorgan 13 des zweiten Verdampfers 12 geöffnet, sodass der Massenstrom des Kältemittels in einen Teilmassenstrom durch den ersten Strömungspfad 7 und einen Teilmassenstrom durch den zweiten Strömungspfad 11 aufgeteilt und jeweils auf Niederdruckniveau entspannt wird. Auch das zweite Expansionsorgan 13 dient dabei der notwendigen Begrenzung des Massenstroms des Kältemittels, um eine gewünschte Überhitzung des Kältemittels am Auslass des Verdampfers 12 einzustellen. Das Kältemittel wird jeweils beim Durchströmen der Verdampfer 5, 12 unter Aufnahme von Wärme verdampft. Die Teilmassenströme durch die Strömungspfade 7, 11 werden an der Mündungsstelle 9 vermischt. Die Strömungspfade 7, 11 und damit die Verdampfer 5, 12 werden parallel mit Kältemittel beaufschlagt.Unlike the operating mode after 2 are both the first organ of expansion 6 of the first evaporator 5 as well as the second expansion organ 13 of the second evaporator 12 open, so that the mass flow of the refrigerant in a partial mass flow through the first flow path 7 and a partial mass flow through the second flow path 11 divided and relaxed each at low pressure level. Also the second expansion organ 13 serves the necessary limitation of the mass flow of the refrigerant to a desired overheating of the refrigerant at the outlet of the evaporator 12 adjust. The refrigerant is respectively flowing through the evaporator 5 . 12 evaporated by absorbing heat. The partial mass flows through the flow paths 7 . 11 be at the confluence point 9 mixed. The flow paths 7 . 11 and with it the evaporators 5 . 12 are charged in parallel with refrigerant.

Das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs wird zwischen dem Wärmeübertrager 25 der Komponenten des Antriebsstrangs und dem als Verdampfer 12 des Kältemittelkreislaufs 2 betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 umgewälzt, sodass die im Wärmeübertrager 25 von den Komponenten des Antriebsstrangs abgeführte und vom Kühlmittel aufgenommene Wärme im Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 vollständig an das Kältemittel übertragen wird.The coolant of the coolant circuit is between the heat exchanger 25 the components of the powertrain and as the evaporator 12 of the refrigerant circuit 2 operated refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 circulated so that in the heat exchanger 25 Heat dissipated by the components of the drive train and absorbed by the coolant heat in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 completely transferred to the refrigerant.

Aus 4 geht das thermische System 1 bei einem Betrieb in einem Wärmepumpenmodus beziehungsweise Heizmodus zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft hervor. Der Zustand der durch das Klimagerät 30 in Strömungsrichtung 37a geleiteten Zuluft für den Fahrgastraum wird beim Überströmen der Wärmeübertragungsfläche des zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 5 nicht verändert. Der dritte Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 wird mit der Zuluft beaufschlagt, welche durch den ersten Strömungskanal 34 und damit über die Wärmeübertragungsflächen der Wärmeübertrager 14, 35 geleitet wird. Im dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 wird Wärme vom Kältemittel an die Zuluft für den Fahrgastraum übertragen. Die Zuluft wird erwärmt. Mit einer Inbetriebnahme des Zusatzheizwärmeübertragers 35 kann die Zuluft weiter erwärmt werden. Die Luftleiteinrichtung 33 ist den zweiten Strömungskanal 36 verschließend angeordnet.Out 4 goes the thermal system 1 when operating in a heat pump mode or heating mode for heating the supply air of the passenger compartment while receiving heat from the ambient air. The condition of the air conditioner 30 in the flow direction 37a Guided supply air for the passenger compartment becomes when overflowing the heat transfer surface of the second refrigerant-air heat exchanger 5 not changed. The third refrigerant air heat exchanger 14 is supplied with the supply air, which through the first flow channel 34 and thus over the heat transfer surfaces of the heat exchanger 14 . 35 is directed. In the third refrigerant-air heat exchanger 14 Heat is transferred from the refrigerant to the supply air for the passenger compartment. The supply air is heated. With commissioning of the additional heating heat exchanger 35 the supply air can be further heated. The louver 33 is the second flow channel 36 arranged close.

Beim Durchströmen des zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 und dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 angeordneten dritten Expansionsorgans 15 wird das Kältemittel vom Hochdruckniveau auf das Niederdruckniveau entspannt und beim Durchströmen des als Verdampfer betriebenen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 unter Aufnahme von Wärme aus der in Strömungsrichtung 37b geleiteten Umgebungsluft verdampft. Der Bypass-Strömungspfad 16 ist geschlossen und wird nicht von Kältemittel durchströmt. Das Kältemittel strömt unabhängig vom jeweiligen Betriebsmodus in unveränderter Richtung durch den ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4.
Je nach vorherrschenden Bedingungen, insbesondere den Werten der Lufttemperaturen der Umgebung sowie im Fahrgastraum beziehungsweise dem Kühlbedarf der Komponenten des Antriebsstrangs, wird der Massenstrom des Kältemittels mit Hilfe der Stellungen der Expansionsorgane 6, 13 der Verdampfer 5, 12 auf die Strömungspfade 7, 11 aufgeteilt.
Beim Betriebsmodus nach 4 ist das erste Expansionsorgan 6 des ersten Verdampfers 5 geschlossen. Der erste Verdampfer 5 wird nicht mit Kältemittel beaufschlagt. Das zweite Expansionsorgan 13 des zweiten Verdampfers 12 ist vollständig geöffnet, sodass das Kältemittel das Expansionsorgan 13 ohne Druckverlust passiert. Das Kältemittel durchströmt anschließend den zweiten Verdampfer 12, ohne Wärme aufzunehmen. Der zweite Verdampfer 12 kann zudem nicht mit Kühlmittel beaufschlagt betrieben werden.
When flowing through between the third refrigerant-air heat exchanger 14 and the first refrigerant-air heat exchanger 4 arranged third expansion element 15 the refrigerant is expanded from the high pressure level to the low pressure level and when flowing through the first refrigerant-air heat exchanger operated as an evaporator 4 taking in heat from the downstream direction 37b Guided ambient air evaporates. The bypass flow path 16 is closed and is not flowed through by refrigerant. The refrigerant flows independently of the respective operating mode in the same direction through the first refrigerant-air heat exchanger 4 ,
Depending on the prevailing conditions, in particular the values of the air temperatures of the environment and in the passenger compartment or the cooling requirement of the components of the drive train, the mass flow of the refrigerant with the help of the positions of the expansion organs 6 . 13 the evaporator 5 . 12 on the flow paths 7 . 11 divided up.
In operating mode after 4 is the first organ of expansion 6 of the first evaporator 5 closed. The first evaporator 5 is not charged with refrigerant. The second expansion organ 13 of the second evaporator 12 is fully open so that the refrigerant is the expansion organ 13 happens without pressure loss. The refrigerant flows through then the second evaporator 12 without absorbing heat. The second evaporator 12 In addition, it is not possible to operate with coolant.

5 zeigt das thermische System 1 bei einem Betrieb in einem Wärmepumpenmodus beziehungsweise Heizmodus zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums sowie einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs, das heißt unter Aufnahme von Wärme der Komponenten des Antriebsstrangs. Im Unterschied zum Betriebsmodus nach 4 dient nicht die Umgebungsluft als Wärmequelle für das Kältemittel, sondern die Komponenten des Antriebsstrangs. Der Betrieb innerhalb des Klimageräts 30 bleibt unverändert.
Der wesentliche Unterschied der Betriebsmodi nach 4 und 5 liegt in der Schaltung des zweiten Expansionsorgans 13 und des dritten Expansionsorgans 15. Das dritte Expansionsorgan 15 ist geschlossen, sodass der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 nicht mit Kältemittel beaufschlagt wird. Das Ventil 19 des Bypass-Strömungspfades 16 ist geöffnet. Der gesamte Massenstrom des auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittels wird durch den Bypass-Strömungspfad 16 geleitet.
Beim Durchströmen des zweiten Expansionsorgans 13 wird das Kältemittel vom Hochdruckniveau auf das Niederdruckniveau entspannt und beim Durchströmen des als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 12 unter Aufnahme von Wärme von den Komponenten des Antriebstrangs, insbesondere der Batterie, verdampft.
5 shows the thermal system 1 when operating in a heat pump mode or heating mode for heating the supply air of the passenger compartment and a cooling mode of components of the drive train, that is, by absorbing heat of the components of the drive train. Unlike the operating mode after 4 It is not the ambient air that serves as the heat source for the refrigerant, but the components of the powertrain. The operation within the air conditioner 30 stays unchanged.
The main difference of operating modes after 4 and 5 lies in the circuit of the second expansion element 13 and the third expansion organ 15 , The third expansion organ 15 is closed, so that the first refrigerant-air heat exchanger 4 is not charged with refrigerant. The valve 19 of the bypass flow path 16 it is open. The total mass flow of the high pressure refrigerant is through the bypass flow path 16 directed.
When flowing through the second expansion element 13 the refrigerant is released from the high pressure level to the low pressure level and flows through the operated as an evaporator refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 under the absorption of heat from the components of the drive train, in particular the battery, evaporated.

Der Kühlmittelkreislauf zum Temperieren der Komponenten des Antriebsstrangs kann beispielsweise einerseits zum aktiven Kühlen der Batterie geschaltet sein. Andererseits kann der Kühlmittelkreislauf derart geschaltet sein, die Abwärme anderer elektronischer Komponenten, wie dem Elektromotor, der Leistungselektronik oder dem Ladegerät, als Wärmequelle zu nutzen.The coolant circuit for controlling the temperature of the components of the drive train may, for example, be connected on the one hand for active cooling of the battery. On the other hand, the coolant circuit may be switched to use the waste heat of other electronic components, such as the electric motor, the power electronics or the charger as a heat source.

In 6 ist das thermische System 1 bei einem Betrieb in einem Nachheizmodus für die Zuluft des Fahrgastraums gezeigt. Dabei wird der Kältemittelkreislauf 2 wie beim Betrieb im Kälteanlagenmodus für die Zuluft des Fahrgastraums nach 2 vom Kältemittel durchströmt.
Der wesentliche Unterschied der Betriebsmodi nach 2 und 6 liegt in der Einstellung der Luftleiteinrichtung 33 innerhalb des Klimageräts 30. Die durch das Klimagerät 30 in Strömungsrichtung 37a geleitete Zuluft für den Fahrgastraum wird beim Überströmen der Wärmeübertragungsfläche des als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 5 abgekühlt und entfeuchtet. Die Luftleiteinrichtung 33 ist den ersten Strömungskanal 34 zumindest teilweise öffnend angeordnet, sodass der abgekühlte und entfeuchtete Massenstrom der Luft in einen ersten Teilmassenstrom durch den ersten Strömungskanal 34 mit dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 und einen zweiten Teilmassenstrom durch den zweiten Strömungskanal 36 aufgeteilt wird. Damit wird im dritten, als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 Wärme vom Kältemittel an die Zuluft übertragen. Die zuvor abgekühlte und entfeuchtete Zuluft wird wieder erwärmt.
Das zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 und dem ebenfalls als Kondensator/Gaskühler betriebenen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 angeordnete dritte Expansionsorgan 15 ist vollständig geöffnet, sodass das Kältemittel das Expansionsorgan 15 ohne Druckverlust passiert. Ein erster Teil der vom Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 2 abzuführende Wärme wird folglich beim Durchströmen des dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 14 an die Zuluft für den Fahrgastraum übertragen, während ein zweiter Teil der vom Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 2 abzuführende Wärme beim Durchströmen des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 an die in Strömungsrichtung 37b geleitete Umgebungsluft abgegeben wird, ohne die Zieltemperatur der Zuluft für den Fahrgastraum zu beeinflussen. Der Bypass-Strömungspfad 16 ist geschlossen und wird nicht von Kältemittel durchströmt.
Ein Teil der beim Durchströmen des ersten Verdampfers 5 während der Verdampfung des Kältemittels vom Kältemittel auf Niederdruckniveau aufgenommenen Wärme kann anschließend zum Wiedererwärmen der Zuluft für den Fahrgastraum genutzt werden.
In 6 is the thermal system 1 shown operating in a Nachheizmodus for the supply air of the passenger compartment. In doing so, the refrigerant circuit becomes 2 as in operation in the cooling system mode for the supply air of the passenger compartment 2 flows through the refrigerant.
The main difference of operating modes after 2 and 6 lies in the setting of the louver 33 inside the air conditioner 30 , The by the air conditioner 30 in the flow direction 37a Guided supply air for the passenger compartment becomes when overflowing the heat transfer surface of operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger 5 cooled and dehumidified. The louver 33 is the first flow channel 34 arranged at least partially opening, so that the cooled and dehumidified mass flow of the air into a first partial mass flow through the first flow channel 34 with the third refrigerant-air heat exchanger 14 and a second partial mass flow through the second flow channel 36 is split. This is in the third, operated as a condenser / gas cooler refrigerant air heat exchanger 14 Transfer heat from the refrigerant to the supply air. The previously cooled and dehumidified supply air is reheated.
That between the third refrigerant-air heat exchanger 14 and also operated as a condenser / gas cooler first refrigerant-air heat exchanger 4 arranged third expansion organ 15 is fully open so that the refrigerant is the expansion organ 15 happens without pressure loss. A first part of the refrigerant from the refrigerant circuit 2 heat to be dissipated is consequently flowing through the third refrigerant-air heat exchanger 14 transferred to the supply air for the passenger compartment, while a second part of the refrigerant from the refrigerant circuit 2 dissipated heat when flowing through the first refrigerant-air heat exchanger 4 to the flow direction 37b Guided ambient air is released without affecting the target temperature of the supply air for the passenger compartment. The bypass flow path 16 is closed and is not flowed through by refrigerant.
Part of the flow through the first evaporator 5 During the evaporation of the refrigerant from the refrigerant to low pressure level recorded heat can then be used to reheat the supply air for the passenger compartment.

Alternativ kann das Druckniveau des Kältemittels innerhalb des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 je nach Temperatur der Umgebungsluft mittels des dritten Expansionsorgans 15 geregelt werden. Dabei kann beispielsweise ein unterhalb des zur Temperatur der Umgebungsluft korrespondierender Druck des Kältemittels eingestellt werden, um den ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 als Verdampfer zu betreiben und Wärme aus der Umgebungsluft aufzunehmen. Oder es wird ein zur Temperatur der Umgebungsluft korrespondierender Druck des Kältemittels eingestellt, sodass keine Wärme übertragen wird. Das entsprechende Druckniveau wird mittels Verstellung der Expansionsorgane 6, 15 eingestellt.Alternatively, the pressure level of the refrigerant within the first refrigerant-air heat exchanger 4 depending on the temperature of the ambient air by means of the third expansion element 15 be managed. In this case, for example, a below the temperature of the ambient air corresponding pressure of the refrigerant can be adjusted to the first refrigerant-air heat exchanger 4 to operate as an evaporator and to absorb heat from the ambient air. Or a pressure of the refrigerant corresponding to the temperature of the ambient air is set, so that no heat is transferred. The corresponding pressure level is adjusted by means of the expansion organs 6 . 15 set.

7 zeigt das thermische System 1 bei einem Betrieb in einem Nachheizmodus für die Zuluft des Fahrgastraums, ähnlich dem in 6 dargestellten Betriebsmodus, sowie einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs, das heißt unter Aufnahme von Wärme der Komponenten des Antriebsstrangs. Der Betrieb innerhalb des Klimageräts 30 bleibt unverändert.
Im Unterschied zum Betriebsmodus nach 6 ist das dritte Expansionsorgan 15 geschlossen, sodass der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 nicht mit Kältemittel beaufschlagt wird. Das Ventil 19 des Bypass-Strömungspfades 16 ist geöffnet. Der gesamte Massenstrom des auf Hochdruckniveau vorliegenden Kältemittels wird durch den Bypass-Strömungspfad 16 geleitet. Folglich wird zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft keine Wärme übertragen. Zudem sind sowohl das erste Expansionsorgan 6 des ersten Verdampfers 5 als auch das zweite Expansionsorgan 13 des zweiten Verdampfers 12 geöffnet, sodass der Massenstrom des Kältemittels in einen Teilmassenstrom durch den ersten Strömungspfad 7 und einen Teilmassenstrom durch den zweiten Strömungspfad 11 aufgeteilt und jeweils auf Niederdruckniveau entspannt wird. Das Kältemittel wird jeweils beim Durchströmen der Verdampfer 5, 12 unter Aufnahme von Wärme verdampft. Die Teilmassenströme durch die Strömungspfade 7, 11 werden an der Mündungsstelle 9 vermischt. Die Strömungspfade 7, 11 und damit die Verdampfer 5, 12 werden parallel mit Kältemittel beaufschlagt. Die Komponenten des Antriebsstrangs und die Zuluft für den Fahrgastraum dienen als einzige Wärmequellen. Dabei werden die jeweils aufzunehmenden Wärmemengen bedarfsabhängig beziehungsweise prioritätsgesteuert eingestellt.
7 shows the thermal system 1 when operating in a post-heating mode for the supply air of the passenger compartment, similar to that in 6 illustrated mode of operation, as well as a cooling mode of components of the drive train, that is, by absorbing heat of the components of the drive train. The operation within the air conditioner 30 stays unchanged.
Unlike the operating mode after 6 is the third organ of expansion 15 closed, so the first refrigerant-air heat exchanger 4 is not charged with refrigerant. The valve 19 of the bypass flow path 16 it is open. The total mass flow of the high pressure refrigerant is through the bypass flow path 16 directed. As a result, no heat is transferred between the refrigerant and the ambient air. In addition, both are the first expansion organ 6 of the first evaporator 5 as well as the second expansion organ 13 of the second evaporator 12 open, so that the mass flow of the refrigerant in a partial mass flow through the first flow path 7 and a partial mass flow through the second flow path 11 divided and relaxed each at low pressure level. The refrigerant is respectively flowing through the evaporator 5 . 12 evaporated by absorbing heat. The partial mass flows through the flow paths 7 . 11 be at the confluence point 9 mixed. The flow paths 7 . 11 and with it the evaporators 5 . 12 are charged in parallel with refrigerant. The components of the powertrain and the supply air for the passenger compartment are the only sources of heat. In each case, the amounts of heat to be absorbed are set as required or priority-controlled.

Aus 8 geht das thermische System 1 bei einem Betrieb in einem Nachheizmodus für die Zuluft des Fahrgastraums sowie einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs, das heißt unter Aufnahme von Wärme der Komponenten des Antriebsstrangs, ähnlich dem in 7 dargestellten Betriebsmodus, mit zusätzlicher Übertragung von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft, ähnlich dem in 6 dargestellten Betriebsmodus, hervor. Der Betrieb innerhalb des Klimageräts 30 bleibt wiederum unverändert.
Im Unterschied zum Betriebsmodus nach 6 sind sowohl das erste Expansionsorgan 6 des ersten Verdampfers 5 als auch das zweite Expansionsorgan 13 des zweiten Verdampfers 12 geöffnet, sodass der Massenstrom des Kältemittels in einen Teilmassenstrom durch den ersten Strömungspfad 7 und einen Teilmassenstrom durch den zweiten Strömungspfad 11 aufgeteilt und jeweils auf Niederdruckniveau entspannt wird. Das Kältemittel wird jeweils beim Durchströmen der Verdampfer 5, 12 unter Aufnahme von Wärme verdampft. Die Teilmassenströme durch die Strömungspfade 7, 11 werden an der Mündungsstelle 9 vermischt. Die Strömungspfade 7, 11 und damit die Verdampfer 5, 12 werden parallel mit Kältemittel beaufschlagt.
Die Komponenten des Antriebsstrangs und die Zuluft für den Fahrgastraum dienen als Wärmequellen für den Kältemittelkreislauf. Dabei werden die jeweils aufzunehmenden Wärmemengen bedarfsabhängig beziehungsweise prioritätsgesteuert eingestellt. Je nach Verstellung der Expansionsorgane 6, 13, 15 kann zudem der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 als Wärmesenke oder Wärmequelle für das Kältemittel betrieben werden. So kann bei vollständig geöffnetem dritten Expansionsorgan 15 ein Teil der vom Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 2 abzuführende Wärme beim Durchströmen des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 an die in Strömungsrichtung 37b geleitete Umgebungsluft abgegeben. Alternativ kann das Druckniveau des Kältemittels auf ein unterhalb des zur Temperatur der Umgebungsluft korrespondierenden Wert eingestellt werden, um den ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 als Verdampfer zu betreiben und Wärme aus der Umgebungsluft aufzunehmen oder es wird ein zur Temperatur der Umgebungsluft korrespondierender Druck des Kältemittels eingestellt, sodass keine Wärme übertragen wird.
Out 8th goes the thermal system 1 when operating in a rehousing mode for the supply air of the passenger compartment and a cooling mode of components of the drive train, that is, by absorbing heat of the components of the drive train, similar to that in 7 illustrated operating mode, with additional transfer of heat between the refrigerant and the ambient air, similar to the in 6 shown operating mode, forth. The operation within the air conditioner 30 remains unchanged.
Unlike the operating mode after 6 are both the first organ of expansion 6 of the first evaporator 5 as well as the second expansion organ 13 of the second evaporator 12 open, so that the mass flow of the refrigerant in a partial mass flow through the first flow path 7 and a partial mass flow through the second flow path 11 divided and relaxed each at low pressure level. The refrigerant is respectively flowing through the evaporator 5 . 12 evaporated by absorbing heat. The partial mass flows through the flow paths 7 . 11 be at the confluence point 9 mixed. The flow paths 7 . 11 and with it the evaporators 5 . 12 are charged in parallel with refrigerant.
The components of the powertrain and the supply air for the passenger compartment serve as heat sources for the refrigerant circuit. In each case, the amounts of heat to be absorbed are set as required or priority-controlled. Depending on the adjustment of the expansion organs 6 . 13 . 15 can also be the first refrigerant-air heat exchanger 4 operated as a heat sink or heat source for the refrigerant. So can at fully open third expansion organ 15 a part of the refrigerant from the refrigerant circuit 2 dissipated heat when flowing through the first refrigerant-air heat exchanger 4 to the flow direction 37b discharged ambient air. Alternatively, the pressure level of the refrigerant may be adjusted to a value corresponding to the temperature of the ambient air, to the first refrigerant-air heat exchanger 4 operate as an evaporator and absorb heat from the ambient air or it is adjusted to the temperature of the ambient air pressure of the refrigerant, so that no heat is transmitted.

9 zeigt das thermische System 1 bei einem Betrieb in einem Abtaumodus des in diesem Modus als Kondensator/Gaskühler betriebenen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4, welcher angewendet wird, wenn beim Betrieb des Systems 1 beispielsweise in einem der vorangegangen beschriebenen Modi aufgrund einer Fehlfunktion beziehungsweise aufgrund einer Überlastung des Wärmepumpenmodus oder des Nachheizmodus, in welchen der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 als Verdampfer zur Aufnahme von Wärme in den Kältemittelkreislauf 2 betrieben wird und dabei die die Wärmeübertragungsfläche des Wärmeübertragers 4 vereist. Mit der an der Wärmeübertragungsfläche des Wärmeübertragers 4 gebildeten Eisschicht verringert sich die Heizleistung des Systems 1. Das System 1 wird ineffizient betrieben. Um die an der Wärmeübertragungsfläche des Wärmeübertragers 4 gebildete Eisschicht zu beseitigen, wird der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 trotz Heizbedarf für die Zuluft des Fahrgastraums als Kondensator/Gaskühler betriebenen und mit Kältemittel auf ein Hochdruckniveau beaufschlagt. Unter Abgabe von Wärme durch das Kältemittel wird die an der Wärmeübertragungsfläche des Wärmeübertragers 4 gebildete Eisschicht abgetaut.
Das zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 und dem als Kondensator/Gaskühler betrieben ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 angeordnete dritte Expansionsorgan 15 ist vollständig geöffnet, sodass das Kältemittel das Expansionsorgan 15 ohne Druckverlust passiert. Zumindest ein erster Teil der vom Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 2 abzuführenden Wärme wird im ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 zum Abtauen der Eisschicht genutzt. Ein zweiter Teil der vom Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 2 abzuführenden Wärme kann beim Durchströmen des dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 14 an die in Strömungsrichtung 37a durch das Klimagerät 30 geförderte Zuluft für den Fahrgastraum übertragen werden. Dabei ist die Luftleiteinrichtung 33 den ersten Strömungskanal 34 verschließend angeordnet. Um den Prozess des Abtauens zu beschleunigen, kann auch die gesamte vom Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 2 abzuführende Wärme im ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 zum Abtauen der Eisschicht eingesetzt werden. Dabei wird kein Luftmassenstrom durch das Klimagerät 30 geleitet. Der Bypass-Strömungspfad 16 ist stets geschlossen und wird nicht von Kältemittel durchströmt.
Das erste Expansionsorgan 6 des ersten Verdampfers 5 geschlossen. Der erste Verdampfer 5 wird nicht mit Kältemittel beaufschlagt. Der Zustand einer betriebsmodusabhängig durch das Klimagerät 30 in Strömungsrichtung 37a geleiteten Zuluft für den Fahrgastraum wird beim Überströmen der Wärmeübertragungsfläche des zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 5 nicht verändert. Beim Durchströmen des als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 12 wird das Kältemittel unter Aufnahme von Wärme von den Komponenten des Antriebsstrangs verdampft. Die Komponenten des Antriebsstrangs dienen folglich als Wärmequelle zum Abtauen des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4.
Je nach Bedarf und Betriebsmodus kann mit einer Inbetriebnahme des Zusatzheizwärmeübertragers 35 die Zuluft erwärmt oder weiter erwärmt werden.
9 shows the thermal system 1 when operating in a defrosting mode of the first refrigerant-air heat exchanger operated in this mode as a condenser / gas cooler 4 which is applied when operating the system 1 For example, in one of the previously described modes due to a malfunction or due to an overload of the heat pump mode or Nachheizmodus, in which the first refrigerant-air heat exchanger 4 as an evaporator to absorb heat in the refrigerant circuit 2 is operated while keeping the heat transfer surface of the heat exchanger 4 icy. With the at the heat transfer surface of the heat exchanger 4 formed ice layer reduces the heating power of the system 1 , The system 1 is operated inefficiently. To the on the heat transfer surface of the heat exchanger 4 To eliminate formed ice, becomes the first refrigerant-air heat exchanger 4 despite heating demand for the supply air of the passenger compartment operated as a condenser / gas cooler and charged with refrigerant to a high pressure level. With the release of heat by the refrigerant, the at the heat transfer surface of the heat exchanger 4 Defrosted ice formed.
That between the third refrigerant-air heat exchanger 14 and operated as a condenser / gas cooler first refrigerant-air heat exchanger 4 arranged third expansion organ 15 is fully open so that the refrigerant is the expansion organ 15 happens without pressure loss. At least a first part of the refrigerant from the refrigerant circuit 2 dissipated heat is in the first refrigerant-air heat exchanger 4 used to defrost the ice layer. A second part of the refrigerant from the refrigerant circuit 2 dissipated heat can flow through the third refrigerant-air heat exchanger 14 to the flow direction 37a through the air conditioner 30 subsidized supply air for the passenger compartment are transmitted. Here is the louver 33 the first flow channel 34 arranged close. Around To speed up the process of defrosting can also remove all of the refrigerant from the refrigerant circuit 2 dissipated heat in the first refrigerant-air heat exchanger 4 be used to defrost the ice layer. Thereby, no air mass flow through the air conditioner 30 directed. The bypass flow path 16 is always closed and is not flowed through by refrigerant.
The first expansion organ 6 of the first evaporator 5 closed. The first evaporator 5 is not charged with refrigerant. The state of an operating mode dependent by the air conditioner 30 in the flow direction 37a Guided supply air for the passenger compartment becomes when overflowing the heat transfer surface of the second refrigerant-air heat exchanger 5 not changed. When flowing through the operated as an evaporator refrigerant-coolant heat exchanger 12 The refrigerant is vaporized by absorbing heat from the components of the powertrain. The components of the drive train thus serve as a heat source for defrosting the first refrigerant-air-heat exchanger 4 ,
Depending on requirements and operating mode, commissioning of the additional heating heat exchanger can be carried out 35 the supply air is heated or further heated.

In 10 ist das thermische System 1 bei einem Betrieb in einem Kühlmodus von Komponenten des Antriebsstrangs, ähnlich dem in 3 dargestellten Betriebsmodus, gezeigt.
Im Unterschied zum Betriebsmodus nach 3 wird das Kältemittel lediglich im zweiten Expansionsorgan 13 des zweiten Verdampfers 12 auf Niederdruckniveau entspannt und beim Durchströmen des zweiten Verdampfers 12 unter Aufnahme von Wärme verdampft. Das erste Expansionsorgan 6 des ersten Verdampfers 5 ist hingegen geschlossen. Der erste Verdampfer 5 wird nicht mit Kältemittel beaufschlagt. Zudem wird kein Luftmassenstrom durch das Klimagerät 30 gefördert.
Damit wird auch im dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 keine Wärme vom Kältemittel abgeführt. Das zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 14 und dem als Kondensator/Gaskühler betriebenen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 angeordnete dritte Expansionsorgan 15 ist vollständig geöffnet, sodass das Kältemittel das Expansionsorgan 15 ohne Druckverlust passiert. Die vom Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 2 abzuführende Wärme wird im ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 vollständig an die in Strömungsrichtung 37b geleitete Umgebungsluft übertragen. Der Bypass-Strömungspfad 16 ist geschlossen und wird nicht von Kältemittel durchströmt.
Das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs wird zwischen dem Wärmeübertrager 25 der Komponenten des Antriebsstrangs und dem als Verdampfer 12 des Kältemittelkreislaufs 2 betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 umgewälzt, sodass die im Wärmeübertrager 25 von den Komponenten des Antriebsstrangs abgeführte und vom Kühlmittel aufgenommene Wärme im Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 vollständig an das Kältemittel übertragen wird.
In 10 is the thermal system 1 when operating in a cooling mode of powertrain components similar to that in FIG 3 shown operating mode shown.
Unlike the operating mode after 3 the refrigerant is only in the second expansion element 13 of the second evaporator 12 Relaxed at low pressure level and when flowing through the second evaporator 12 evaporated by absorbing heat. The first expansion organ 6 of the first evaporator 5 is closed. The first evaporator 5 is not charged with refrigerant. In addition, no air mass flow through the air conditioner 30 promoted.
This is also the third refrigerant-air heat exchanger 14 no heat dissipated from the refrigerant. That between the third refrigerant-air heat exchanger 14 and operated as a condenser / gas cooler first refrigerant-air heat exchanger 4 arranged third expansion organ 15 is fully open so that the refrigerant is the expansion organ 15 happens without pressure loss. The refrigerant from the refrigerant circuit 2 dissipated heat is in the first refrigerant-air heat exchanger 4 completely to the flow direction 37b transmitted ambient air transmitted. The bypass flow path 16 is closed and is not flowed through by refrigerant.
The coolant of the coolant circuit is between the heat exchanger 25 the components of the powertrain and as the evaporator 12 of the refrigerant circuit 2 operated refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 circulated so that in the heat exchanger 25 Heat dissipated by the components of the drive train and absorbed by the coolant heat in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 completely transferred to the refrigerant.

Das thermische System 1 wird vorrangig während eines Ladebetriebs der Batterie an einer Ladesäule im Kühlmodus der Komponenten des Antriebsstrangs betrieben.The thermal system 1 is primarily operated during a charging operation of the battery to a charging station in the cooling mode of the components of the drive train.

Die in den 2 bis 10 am an der Ausführungsform des Systems 1 nach 1 beschriebenen Betriebsmodi können ebenso mit den in den 11 bis 13 gezeigten thermischen Systemen 1a, 1b, 1c dargestellt werden, welche sich jeweils durch die Ausbildung eines inneren Wärmeübertragers 24a, 24b, 24c im Kältemittelkreislauf 2a, 2b, 2c unterscheiden.The in the 2 to 10 at the embodiment of the system 1 to 1 described operating modes can also with the in the 11 to 13 shown thermal systems 1a . 1b . 1c be represented, which in each case by the formation of an internal heat exchanger 24a . 24b . 24c in the refrigerant circuit 2a . 2 B . 2c differ.

11 zeigt ein thermisches System 1a mit einem Kältemittelkreislauf 2a zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum und Kühlen von Komponenten des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
Der innere Wärmeübertrager 24a ist hochdruckseitig zwischen der Mündungsstelle 18 des Bypass-Strömungspfades 16 des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 und der Abzweigstelle 8 der Strömungspfade 7, 11 der Verdampfer 5, 12 und damit in Strömungsrichtung des Kältemittels direkt vor den Expansionsorganen 6, 13 der als Verdampfer betriebenen zweiter Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 5 sowie Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 12 angeordnet. Niederdruckseitig ist der innere Wärmeübertrager 24a innerhalb des ersten Strömungsfades 7 nach dem als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 5 ausgebildet.
Mit der Anordnung des inneren Wärmeübertragers 24a strömt der gesamte im Kältemittelkreislauf 2a zirkulierende Massenstrom des Kältemittels durch den hockdruckseitigen Bereich des inneren Wärmeübertragers 24a, während der innere Wärmeübertrager 24a niederdruckseitig lediglich mit dem durch den ersten Strömungspfad 7 geleiteten Massenstrom des Kältemittels beaufschlagt wird.
11 shows a thermal system 1a with a refrigerant circuit 2a for conditioning the supply air for the passenger compartment and cooling components of the drive train of a motor vehicle.
The internal heat exchanger 24a is high pressure side between the confluence 18 of the bypass flow path 16 of the first refrigerant-air heat exchanger 4 and the branch office 8th the flow paths 7 . 11 the evaporator 5 . 12 and thus in the flow direction of the refrigerant directly in front of the expansion organs 6 . 13 the operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger 5 and refrigerant-refrigerant heat exchangers 12 arranged. Low pressure side is the inner heat exchanger 24a within the first flow path 7 after operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger 5 educated.
With the arrangement of the internal heat exchanger 24a the entire flows in the refrigerant circuit 2a circulating mass flow of the refrigerant through the high pressure side region of the inner heat exchanger 24a while the internal heat exchanger 24a low pressure side only with the through the first flow path 7 directed mass flow of the refrigerant is applied.

In 12 ein thermisches System 1b mit einem Kältemittelkreislauf 2b, ähnlich dem System 1a aus 11 gezeigt. Im Unterschied zum System 1a, insbesondere zum Kältemittelkreislauf 2a, aus 11 ist der innere Wärmeübertrager 24b hochdruckseitig zwischen dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4 und der Mündungsstelle 18 des Bypass-Strömungspfades 16 des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 4 angeordnet. Damit ist der innere Wärmeübertrager 24b hochdruckseitig derart in den Kältemittelkreislauf 24b eingebunden, dass ein durch den Bypass-Strömungspfad 16 geleiteter Massenstrom des Kältemittels um den inneren Wärmeübertrager 24b herumströmt, während der innere Wärmeübertrager 24b niederdruckseitig mit dem durch den ersten Strömungspfad 7 geleiteten Massenstrom des Kältemittels beaufschlagt wird.In 12 a thermal system 1b with a refrigerant circuit 2 B , similar to the system 1a out 11 shown. Unlike the system 1a , in particular to the refrigerant circuit 2a , out 11 is the internal heat exchanger 24b high-pressure side between the first refrigerant-air heat exchanger 4 and the confluence point 18 of the bypass flow path 16 of the first refrigerant-air heat exchanger 4 arranged. This is the inner heat exchanger 24b high pressure side so in the refrigerant circuit 24b involved that one through the bypass flow path 16 directed mass flow of the refrigerant to the inner heat exchanger 24b flows around while the internal heat exchanger 24b low pressure side with the through the first flow path 7 directed mass flow of the refrigerant is applied.

Aus 13 geht ein thermisches System 1c mit einem Kältemittelkreislauf 2c, ähnlich dem System 1a aus 11, hervor. Im Unterschied zum System 1a, insbesondere zum Kältemittelkreislauf 2a, aus 11 ist der innere Wärmeübertrager 24c sowohl hochdruckseitig als auch niederdruckseitig innerhalb des ersten Strömungsfades 7 angeordnet, sodass der innere Wärmeübertrager 24c beiderseits lediglich mit dem durch den ersten Strömungspfad 7 geleiteten Massenstrom des Kältemittels beaufschlagt wird. Der innere Wärmeübertrager 24c ist hochdruckseitig zwischen der Abzweigstelle 8 der Strömungspfade 7, 11 und dem ersten Expansionsorgan 6 sowie niederdruckseitig nach dem als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 5 ausgebildet.Out 13 goes a thermal system 1c with a refrigerant circuit 2c , similar to the system 1a out 11 , forth. Unlike the system 1a , in particular to the refrigerant circuit 2a , out 11 is the internal heat exchanger 24c both high pressure side and low pressure side within the first flow path 7 arranged so that the inner heat exchanger 24c on both sides only with the through the first flow path 7 directed mass flow of the refrigerant is applied. The internal heat exchanger 24c is high pressure side between the branch point 8th the flow paths 7 . 11 and the first expansion organ 6 as well as low-pressure side after the operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger 5 educated.

Der innere Wärmeübertrager 24a, 24b, 24c dient jeweils unter anderem der Reduktion der Leistung des Verdichters 3, insbesondere beim Betrieb des Systems 1a, 1b, 1c im Kälteanlagenmodus. Zudem wird die spezifische Kälteleistung des als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 5 im Vergleich zur spezifischen Kälteleistung des als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 12 zugunsten des Komforts im Fahrgastraum ohne bauliche Veränderung des Klimageräts 30 erhöht.
Mit der Ausbildung des inneren Wärmeübertragers 24a, 24b, 24c werden die Effizienz des Betriebs des Systems 1a, 1b, 1c im Vergleich zum System 1 und durch Reduktion des Leistungsbedarfes des elektrischen Verdichters 3 die rein elektrische Reichweite des jeweiligen Kraftfahrzeugs erhöht.
The internal heat exchanger 24a . 24b . 24c Among other things, it serves to reduce the power of the compressor 3 especially during operation of the system 1a . 1b . 1c in refrigeration system mode. In addition, the specific cooling capacity of the operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger 5 compared to the specific cooling capacity of the operated as an evaporator refrigerant-refrigerant heat exchanger 12 in favor of the comfort in the passenger compartment without structural alteration of the air conditioner 30 elevated.
With the formation of the internal heat exchanger 24a . 24b . 24c be the efficiency of the operation of the system 1a . 1b . 1c compared to the system 1 and by reducing the power requirement of the electric compressor 3 the purely electrical range of the respective motor vehicle increases.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1a, 1b, 1c1, 1a, 1b, 1c
Systemsystem
2, 2a, 2b, 2c2, 2a, 2b, 2c
KältemittelkreislaufRefrigerant circulation
33
Verdichtercompressor
44
erster Kältemittel-Luft-Wärmeübertragerfirst refrigerant-air heat exchanger
55
zweiter Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, erster Verdampfersecond refrigerant-air heat exchanger, first evaporator
66
erstes Expansionsorganfirst expansion organ
77
erster Strömungspfadfirst flow path
88th
Abzweigstellebranching point
99
Mündungsstelleopening point
1010
Rückschlagventilcheck valve
1111
zweiter Strömungspfadsecond flow path
1212
Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager, zweiter VerdampferRefrigerant-refrigerant heat exchanger, second evaporator
1313
zweites Expansionsorgansecond expansion organ
1414
dritter Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, Kondensator/Gaskühlerthird refrigerant air heat exchanger, condenser / gas cooler
1515
drittes Expansionsorganthird expansion organ
1616
Bypass-Strömungspfad erster Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 4Bypass flow path of the first refrigerant-air heat exchanger 4
1717
Abzweigstellebranching point
1818
Mündungsstelleopening point
1919
VentilValve
2020
Rückschlagventilcheck valve
2121
Akkumulatoraccumulator
22a,22b,22c22a, 22b, 22c
Druck-Temperatur-SensorPressure-temperature sensor
23a, 23b23a, 23b
Temperatur-SensorTemperature Sensor
24a,24b,24c24a, 24b, 24c
innerer Wärmeübertragerinternal heat exchanger
2525
Wärmeübertrager Komponenten AntriebsstrangHeat exchanger components powertrain
3030
Klimagerätair conditioning
3131
Gehäusecasing
3232
Gebläsefan
3333
LuftleiteinrichtungCowl
3434
erster Strömungskanalfirst flow channel
3535
ZusatzheizwärmeübertragerAdditional heating exchangers
3636
zweiter Strömungskanal, Bypasssecond flow channel, bypass
37a37a
Strömungsrichtung ZuluftFlow direction supply air
37b37b
Strömungsrichtung UmgebungsluftFlow direction ambient air

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102017114136 A1 [0010]DE 102017114136 A1 [0010]

Claims (16)

Thermisches System (1, 1a, 1b, 1c) zum Konditionieren der Zuluft für einen Fahrgastraum und zum Kühlen von Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Kältemittelkreislauf (2, 2a, 2b, 2c) mit - einem Verdichter (3), einem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4) zum Übertragen von Wärme mit Umgebungsluft, welcher als Kondensator/Gaskühler und Verdampfer betreibbar ausgebildet ist, einem als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (5) mit einem vorgelagerten ersten Expansionsorgan (6) sowie einem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (12) mit einem vorgelagerten zweiten Expansionsorgan (13), - einem als Kondensator/Gaskühler betriebenen dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (14) zum Erwärmen der Zuluft für den Fahrgastraum sowie einem dritten Expansionsorgan (15), welche zwischen dem Verdichter (3) und dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4) angeordnet sind, wobei das dritte Expansionsorgan (15) dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (14) in Strömungsrichtung des Kältemittels nachgeordnet ausgebildet ist.A thermal system (1, 1a, 1b, 1c) for conditioning the supply air for a passenger compartment and for cooling components of a drive train of a motor vehicle, comprising a refrigerant circuit (2, 2a, 2b, 2c) - A compressor (3), a first refrigerant-air heat exchanger (4) for transmitting heat with ambient air, which is designed to operate as a condenser / gas cooler and evaporator, operated as a first evaporator second refrigerant-air heat exchanger (5) an upstream first expansion element (6) and a second heat exchanger (12) operated as a second evaporator with an upstream second expansion element (13), - A operated as a condenser / gas cooler third refrigerant-air heat exchanger (14) for heating the supply air for the passenger compartment and a third expansion element (15) which between the compressor (3) and the first refrigerant-air heat exchanger (4) are, wherein the third expansion member (15) is formed downstream of the third refrigerant-air heat exchanger (14) in the flow direction of the refrigerant. Thermisches System (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (5) mit dem ersten Expansionsorgan (6) innerhalb eines ersten Strömungspfades (7) und der Wärmeübertrager (12) mit dem zweiten Expansionsorgan (13) innerhalb eines zweiten Strömungspfades (11) des Kältemittelkreislaufs (2) angeordnet sind, welche sich jeweils von einer Abzweigstelle (8) bis zu einer Mündungsstelle (9) erstreckend, parallel zueinander angeordnet und je nach Bedarf einzeln oder parallel zueinander mit Kältemittel beaufschlagbar ausgebildet sind.Thermal system (1, 1a, 1b, 1c) according to Claim 1 characterized in that the second refrigerant-air heat exchanger (5) with the first expansion element (6) within a first flow path (7) and the heat exchanger (12) with the second expansion element (13) within a second flow path (11) of the Refrigerant circuit (2) are arranged, which in each case from a branch point (8) to an outlet point (9) extending, arranged parallel to each other and, depending on the need, individually or in parallel with each other are acted upon with refrigerant. Thermisches System (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (2, 2a, 2b, 2c) einen Bypass-Strömungspfad (16) um den ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4) aufweist, welcher sich von einer Abzweigstelle (17) bis zu einer Mündungsstelle (18) erstreckend, parallel zum ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4) angeordnet ist.Thermal system (1, 1a, 1b, 1c) according to Claim 1 or 2 characterized in that the refrigerant circuit (2, 2a, 2b, 2c) has a bypass flow path (16) around the first refrigerant-air heat exchanger (4) extending from a branch point (17) to an orifice (18) ) extending, is arranged parallel to the first refrigerant-air heat exchanger (4). Thermisches System (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigstelle (17) zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (14) und dem dritten Expansionsorgan (15) angeordnet ist.Thermal system (1, 1a, 1b, 1c) according to Claim 3 , characterized in that the branching point (17) between the third refrigerant-air heat exchanger (14) and the third expansion element (15) is arranged. Thermisches System (1, 1a, 1b, 1c) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Bypass-Strömungspfades (16) ein Ventil (19) zum Öffnen und Verschließen des Bypass-Strömungspfades (16) ausgebildet ist.Thermal system (1, 1a, 1b, 1c) according to Claim 3 or 4 , characterized in that within the bypass flow path (16) is formed a valve (19) for opening and closing the bypass flow path (16). Thermisches System (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigstelle (17) als ein kombiniertes Drei-Wege-Ventil mit Expansionsfunktionalität in Richtung des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers (4) sowie mit Absperrfunktionalität in Richtung des Bypass-Strömungspfades (16) ausgebildet ist.Thermal system (1, 1a, 1b, 1c) according to one of Claims 3 to 5 , characterized in that the branching point (17) is designed as a combined three-way valve with expansion functionality in the direction of the first refrigerant-air heat exchanger (4) and with shut-off functionality in the direction of the bypass flow path (16). Thermisches System (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als zweiter Verdampfer betriebene Wärmeübertrager (12) als Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (12) ausgebildet und innerhalb eines Kühlmittelkreislaufs angeordnet ist, welcher einen Wärmeübertrager (25) zum Kühlen der Komponenten des Antriebsstrangs aufweist.Thermal system (1, 1a, 1b, 1c) according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the heat exchanger (12) operated as a second evaporator is designed as a refrigerant-coolant heat exchanger (12) and is arranged within a coolant circuit which has a heat exchanger (25) for cooling the components of the drive train. Thermisches System (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (2a, 2b, 2c) mit einem inneren Wärmeübertrager (24a, 24b, 24c) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel bei Hochdruck und dem Kältemittel bei Niederdruck ausgebildet ist, wobei der innere Wärmeübertrager (24a, 24b, 24c) niederdruckseitig innerhalb des ersten Strömungspfades (7) in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (5) angeordnet ist.Thermal system (1a, 1b, 1c) according to one of Claims 2 to 7 characterized in that the refrigerant circuit (2a, 2b, 2c) is formed with an internal heat exchanger (24a, 24b, 24c) for heat transfer between the refrigerant at high pressure and the refrigerant at low pressure, the internal heat exchanger (24a, 24b, 24c ) is arranged on the low pressure side within the first flow path (7) in the flow direction of the refrigerant after the second refrigerant-air heat exchanger (5) operated as an evaporator. Thermisches System (1a) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (2a) mit einem inneren Wärmeübertrager (24a) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel bei Hochdruck und dem Kältemittel bei Niederdruck ausgebildet ist, wobei der innere Wärmeübertrager (24a) niederdruckseitig innerhalb des ersten Strömungsfades (7) in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (5) sowie hochdruckseitig zwischen der Mündungsstelle (18) des Bypass-Strömungspfades (16) und der Abzweigstelle (8) der Strömungspfade (7, 11) angeordnet ist.Thermal system (1a) according to one of Claims 3 to 8th , characterized in that the refrigerant circuit (2a) is formed with an internal heat exchanger (24a) for heat transfer between the refrigerant at high pressure and the refrigerant at low pressure, wherein the internal heat exchanger (24a) low pressure side within the first flow path (7) in the flow direction of the Refrigerant after the operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger (5) and the high pressure side between the discharge point (18) of the bypass flow path (16) and the branch point (8) of the flow paths (7, 11) is arranged. Thermisches System (1b) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (2b) mit einem inneren Wärmeübertrager (24b) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel bei Hochdruck und dem Kältemittel bei Niederdruck ausgebildet ist, wobei der innere Wärmeübertrager (24b) niederdruckseitig innerhalb des ersten Strömungspfades (7) in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (5) sowie hochdruckseitig zwischen dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4) und der Mündungsstelle (18) des Bypass-Strömungspfades (16) angeordnet ist.Thermal system (1b) according to one of Claims 3 to 8th characterized in that the refrigerant circuit (2b) is formed with an internal heat exchanger (24b) for heat transfer between the refrigerant at high pressure and the refrigerant at low pressure, wherein the internal heat exchanger (24b) low pressure side within the first flow path (7) in the flow direction of the Refrigerant after the operated as an evaporator second refrigerant-air heat exchanger (5) and the high-pressure side between the first refrigerant-air heat exchanger (4) and the discharge point (18) of the bypass flow path (16) is arranged. Thermisches System (1c) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Wärmeübertrager (24c) hochdruckseitig innerhalb des ersten Strömungspfades (7) in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten Expansionsorgan (6) angeordnet ist. Thermal system (1c) after Claim 8 , characterized in that the inner heat exchanger (24c) is arranged on the high pressure side within the first flow path (7) in the flow direction of the refrigerant upstream of the first expansion element (6). Verfahren zum Betreiben eines thermischen Systems (1, 1a, 1b, 1c) eines Kraftfahrzeugs für einen Betrieb in einem Kälteanlagenmodus, in einem Wärmepumpenmodus und in einem Nachheizmodus für die zu konditionierende Zuluft eines Fahrgastraums nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel beim Betrieb in einem Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums beim Durchströmen des zwischen dem dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (14) und dem ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (4) angeordneten dritte Expansionsorgans (15) von einem Hochdruckniveau auf ein Niederdruckniveau entspannt und beim Durchströmen des als Verdampfer betriebenen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers (4) unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft verdampft wird, wobei beim Durchströmen des dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers (14) Wärme vom Kältemittel an die Zuluft für den Fahrgastraum übertragen wird.A method for operating a thermal system (1, 1a, 1b, 1c) of a motor vehicle for operation in a refrigeration system mode, in a heat pump mode and in a reheating mode for the supply air to be conditioned of a passenger compartment according to one of Claims 1 to 11 characterized in that the refrigerant when operating in a heat pump mode or Nachheizmodus for heating the supply air of the passenger compartment when flowing through between the third refrigerant-air heat exchanger (14) and the first refrigerant-air heat exchanger (4) arranged third expansion element (15 ) is expanded from a high pressure level to a low pressure level and vaporized while flowing through the evaporator operated as the first refrigerant-air heat exchanger (4) while absorbing heat from the ambient air, wherein when flowing through the third refrigerant-air heat exchanger (14) heat from the refrigerant is transmitted to the supply air for the passenger compartment. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Massenstrom des Kältemittels durch vollständiges Öffnen des dem als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (5) und/oder dem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (12) vorgelagerten Expansionsorgans (6, 13) ohne Druckverlust zum Verdichter (3) geleitet wird.Method according to Claim 12 , characterized in that a mass flow of the refrigerant by completely opening the second evaporator operated as the second refrigerant-air heat exchanger (5) and / or the second evaporator operated heat exchanger (12) upstream expansion element (6, 13) without pressure loss to the compressor (3). Verfahren zum Betreiben eines thermischen Systems (1, 1a, 1b, 1c) eines Kraftfahrzeugs für einen Betrieb in einem Kälteanlagenmodus, in einem Wärmepumpenmodus und in einem Nachheizmodus für die zu konditionierende Zuluft eines Fahrgastraums nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel beim Betrieb in einem Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums durch den Bypass-Strömungspfad (16) geleitet wird und beim Durchströmen des als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers (5) unter Aufnahme von Wärme aus der Zuluft und/oder des als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers (12) unter Aufnahme von Wärme von den Komponenten des Antriebsstrangs verdampft wird, wobei beim Durchströmen des dritten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers (14) Wärme vom Kältemittel an die Zuluft für den Fahrgastraum übertragen wird.A method for operating a thermal system (1, 1a, 1b, 1c) of a motor vehicle for operation in a refrigeration system mode, in a heat pump mode and in a reheating mode for the supply air to be conditioned of a passenger compartment according to one of Claims 3 to 11 characterized in that the refrigerant when operating in a heat pump mode or Nachheizmodus for heating the supply air of the passenger compartment through the bypass flow path (16) is passed and when flowing through the first evaporator operated second refrigerant air heat exchanger (5) taking up Heat from the supply air and / or operated as a second evaporator heat exchanger (12) is vaporized by absorbing heat from the components of the drive train, wherein when flowing through the third refrigerant-air heat exchanger (14) heat from the refrigerant to the supply air for the passenger compartment is transmitted. Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Massenstrom des Kältemittels durch Stellung der dem als erster Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (5) sowie dem als zweiter Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager (12) vorgelagerten Expansionsorgane (6, 13) auf die Wärmeübertrager (5, 12) zur Aufnahme von Wärme aus der Zuluft für den Fahrgastraum und/oder Komponenten des Antriebsstrangs aufgeteilt wird.Method according to Claim 12 or 14 , characterized in that a mass flow of the refrigerant by position of the first evaporator operated second refrigerant-air heat exchanger (5) and the second evaporator operated heat exchanger (12) upstream expansion elements (6, 13) on the heat exchanger (5, 12 ) is split to absorb heat from the supply air for the passenger compartment and / or components of the drive train. Verwendung eines thermischen Systems (1, 1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs zum Konditionieren von Zuluft für einen Fahrgastraum sowie zum Konditionieren von Komponenten des Antriebsstrangs und elektronischen Komponenten.Use of a thermal system (1, 1a, 1b, 1c) according to one of Claims 1 to 11 as an air conditioning system of a motor vehicle for conditioning supply air for a passenger compartment and for conditioning components of the drive train and electronic components.
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